Département d'électricité (Laboratoire de réseaux électriques LRE)

Système expert pour l'analyse de sécurité d'un réseau de transport d'énergie électrique

Tinguely, Christian ; Germond, Alain-J. (Dir.)

Thèse Ecole polytechnique fédérale de Lausanne EPFL : 1992 ; no 1089.

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    Summary
    This thesis is dedicated to the study of electrical power system security analysis in steady state. The problem consists in identifying quickly and precisely the contingencies which create thermal constraints violations. The suggested approach is based on the use of artificial intelligence techniques and specifically on expert systems. Who says expert system, says knowledge. This thesis presents different approaches for knowledge acquisition. It is proposed to exploit quantitative as well as qualitative knowledge. An approach based on the systematic analysis of single contingencies is advanced to establish a quantitative knowledge base. The method consists in quantifying the effect of each branch on the other branches of the power system. The knowledge base can be used in two different ways. On the one hand, it allows the estimation of the power flows in a branch following a single contingency around the working point for which it has ken established. This first use could be also extended to the analysis of double contingencies by considering the contingencies for which the superposition principle can be applied. On the other hand, this same knowledge base could be used to automatically extract rules for a contingency. Rules are extracted by considering similarities between the knowledge bases obtained for different characteristic operating states. This thesis also deals with knowledge obtained by experienced power system operators. The rules are expressed by considering the main factors which allow a qualitative identification of the critical contingencies. An approach based on fuzzy filtering is recommended to process the knowledge. Furthermore, this work presents a study of contingency ranking methods by order of severity. The methods performances are analyzed with the intention of integrating them within an expert system. The different knowledge forms collected and developed have allowed the development of an expert system prototype. The prototype performances have been evaluated by considering the Swiss utility system. The proposed approach is greatly time-saving in comparison with a classical approach based on the use of a power flow calculation, while maintaining an acceptable results precision.
    Résumé
    Cette thèse est consacrée à l'étude de l'analyse de sécurité en régime permanent d'un réseau électrique. Le problème consiste à identifier rapidement et précisément les contingences qui créent des violations des contraintes thermiques. L'approche proposée est basée sur l'utilisation des techniques d'intelligence artificielle et plus particulièrement les systèmes experts. Qui dit système expert, dit connaissances. Cette thèse présente différentes approches pour l'acquisition des connaissances. Il est proposé d'exploiter aussi bien des connaissances quantitatives que qualitatives. Une approche basée sur l'analyse systématique des contingences simples est proposée pour établir une base de connaissances quantitative. La méthode consiste à quantifier l'effet du déclenchement de chaque branche sur les autres branches du réseau. La base de connaissances peut être utilisée de deux manières différentes. D'une part, elle permet d'estimer les transits de puissance dans une branche suite à une contingence simple autour du point de fonctionnement pour lequel elle a été établie. Cette première application peut être également étendue à l'analyse des contingences doubles en considérant les contingences pour lesquelles le principe de superposition peut être appliqué. D'autre part, cette même base de connaissances peut être utilisée pour extraire des règles de manière automatique pour une contingence. Ces règles sont obtenues à partir de l'observation de similarités pour différents points de fonctionnement. Cette thèse traite également des connaissances acquises auprès des exploitants des réseaux de transport. Les règles sont exprimées en considérant les principaux facteurs qui permettent d'identifier les contingences critiques de manière qualitative. Une approche basée sur l'utilisation de la logique floue est proposée pour traiter ces connaissances. De plus, ce travail présente une étude des méthodes de classement de contingences par ordre de sévérité. Les performances de ces méthodes sont analysées dans le but de les intégrer au sein d'un système expert. Les différentes formes de connaissances recueillies ont permis de développer un prototype de système expert. Finalement, les performances de ce prototype ont été évaluées en considérant le réseau de transport suisse d'énergie électrique. L'analyse des résultats indique que l'approche proposée permet d'obtenir un gain de temps important par rapport à une approche classique basée sur l'utilisation d'un calcul de répartition de puissance tout en assurant une précision acceptable des résultats.