Développement d'une méthodologie de comparaison des stratégies de protection pour les reseaux DC

Development of a methodology for DC grid protection strategies comparison

• Auteur / Autrice : Guilherme Dantas de freitas
• Direction : Bertrand Raison, Eric Niel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 18/10/2019
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie électrique (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Marc Petit
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alberto Bertinato, Nicolae Brinzei
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marc Petit, Abdessamad Kobi

Mots clés

Mots clés contrôlés

AMDE, Méthode

Systèmes de sécurité

Haute tension

Courants continus

Mots clés libres

Courant continu

Protection

Haute tension

Fiabilité

Risque

Performance

High voltage

Protection

Direct current

Performance

Reliability

Risk

Résumé

La protection des réseaux multi-terminaux en haute tension à courant continu (MTDC) demeure un des défis à relever pour assurer un fonctionnement sûr et fiable de ces systèmes. Plusieurs propositions sur la manière de procéder à la résolution des pannes et à la restauration du réseau dans un réseau MTDC ont été formulées au cours des dernières décennies. Les propositions trouvées dans la littérature sont diverses et couvrent un large éventail d’options possibles en matière de philosophie de la protection, de composants requis et d’autres aspects qui peuvent influencer considérablement l’exécution et le coût de la protection. Étant donné les nombreuses possibilités existantes pour protéger un réseau MTDC, une classification et une évaluation des meilleures options est de la plus haute importance. L'objectif principal de cette thèse est de proposer une méthodologie de comparaison qui aide à la décision de la meilleure stratégie de protection pour un réseau MTDC. La méthodologie proposée repose sur deux critères pour comparer les stratégies: performance et risque. Des indicateurs de performance ont été définis pour mesurer la performance de la protection. Le risque calculé pour une stratégie de protection est déterminé en utilisant tous les modes de défaillance identifiés pour la stratégie. La technique d’Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de leur Criticité (AMDEC) est utilisée dans l'évaluation des risques des stratégies. Une fois que la performance et le risque des stratégies sont disponibles, leur score est calculé. Le score est la métrique définie dans cette thèse et proposée pour classer les stratégies. Trois stratégies de protection différentes, mises en œuvre dans un réseau hybride AC / DC, ont été choisies pour illustrer la méthodologie de comparaison.

One of the remaining challenges towards the safe and reliable operation of Multi terminal high voltage Direct Current (MTDC) grids is their protection. Several proposals on how to perform the fault clearing and grid restoration in a MTDC grid have been made in the last decades. The proposals found in literature are diverse, they cover a wide range of possible options for protection philosophy, components required and other aspects that can greatly impact performance and cost of the protection. Given the numerous possibilities to protect an MTDC grid, a methodology to evaluate and compare the best options is of utmost importance. The main objective of this thesis is to propose a comparison methodology that helps in the decision of the best protection strategy for a MTDC grid. The proposed methodology relies on two criteria to compare de strategies: performance and risk. Key Performance Indicators (KPIs) are defined to measure the performance of the protection strategy. The risk calculated for a protection strategy is found using all failure modes identified for the strategy. The Failure Mode and Effect Analysis (FMEA) is used in the risk assessment of the strategies. Once the performance and risk of strategies are available, their score is calculated. The score is a metric proposed in this thesis to rank the strategies. Three different protection strategies, implemented in a hybrid AC/DC grid have been chosen to illustrate the comparison methodology.