CONCEPTION DE RGULATEURS LOGIQUE FLOUE POUR LA COMPENSATION DE LA FRQUENCE DU RSEAU LECTRIQUE - PowerPoint PPT Presentation

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CONCEPTION DE RGULATEURS LOGIQUE FLOUE POUR LA COMPENSATION DE LA FRQUENCE DU RSEAU LECTRIQUE

Description:

Solution : Ajustement les gains en fonction. des nouveaux param tres. Tendances: la logique ... R glage de la fr quence par ajustement des facteurs de normalisation ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: CONCEPTION DE RGULATEURS LOGIQUE FLOUE POUR LA COMPENSATION DE LA FRQUENCE DU RSEAU LECTRIQUE


1
CONCEPTION DE RÉGULATEURS À LOGIQUE FLOUE POUR LA
COMPENSATION DE LA FRÉQUENCE DU RÉSEAU ÉLECTRIQUE
  • M. MASIALA (John)
  • Supervisé par M. Ghribi et A. Kaddouri
  • Faculté dingénierie, Génie Électrique
  • 2004

2
PLAN
  • Introduction
  • Le réseau électrique
  • modélisation et problématique de
    réglage de f
  • La régulation par la logique floue
  • structure fondamentale et
    application
  • Le réglage de la fréquence du réseau
  • méthodes conventionnelles et
    floues
  • Conclusions et recommandations

3
Introduction
  • Réseau électrique
  • Système complexe de production, transport
    et distribution de lénergie électrique
  • Complexité
  • unités de X concentrées et C dispersée
  • influencé par des phénomènes aléatoires
  • Rôle fondamental
  • Équilibre permanent entre X et C

3
4

Introduction (suite)
  • Préoccupations du fonctionnement

4 Préoccupations majeures
Réglage
Conduite
Protection
Stabilité
sécurité des appareils
réglage de f et v
équilibrer X et C
couplage dynamique
Premier axe de recherche réglage de la fréquence
4
5

Introduction (suite)
  • Les stratégies de réglage

Méthodes classiques
Inconvénients
- variations des charges et paramètres -
contraintes nonlinéaires
Régulateur PI populaire, simple
  • complexité des règles adaptatives
  • - complexité numérique
  • estimation complète du système

Structures Variables et Commandes adaptatives
COMPLÉXITÉ DE DESIGN
Systèmes intelligents
5
LOGIQUE FLOUE
6

Introduction (suite)
  • Objectifs
  • La conception des régulateurs flous pour la
  • compensation de la fréquence sous régimes
  • perturbateurs des charges et paramètres
  • et sous contraintes nonlinéaires.
  • Combinaison des méthodes classiques avec
  • les méthodes floues

6
7

Introduction (fin)
  • Hypothèses de la recherche
  • La préoccupation de la conduite est
    supposée
  • satisfaite équilibre entre X et C.
  • Amélioration de la qualité de X
  • Les réglages de f et v sont non
    interactifs.
  • Lanalyse et la modélisation de v et f
    sont
  • effectuées indépendamment.

7
8
Le Réseau électrique
  • Configuration
  • Composé de quatre parties majeures
  • La génération
  • La transmission
  • La distribution (sous transmission)
  • Les charges (consommation)

8
9

Le réseau électrique (suite)
  • La génération composantes
  • Générateurs synchrones triphasés (GS)
  • Turbines sources dénergie mécanique
  • des GS
  • Gouvernails organes de commande des
  • turbines

9
10

Le réseau électrique (suite)
  • Le générateur Synchrone (GS)
  • modélisation
  • Du point de vue mécanique
  • sous légère perturbation dPa dPméc
    dPélec
  • s opérateur de Laplace
  • df variation de la fréquence
  • H la constante dinertie

df(s)
1 2 H s
dPméc(s)

(-)
dPélec(s)
10
11

Le réseau électrique (suite)
  • Turbine
  • 2 types analysées
  • Turbine à vapeur (avec et sans réchauffeur)
  • Centrale thermique
  • Turbine hydraulique
  • Centrale hydro-électrique

Turbine à vapeur
réchauffeur
dPV(s)
1 sTrKr 1 sTr
1 1 sTt
dPméc(s)
11
12

Le réseau électrique (suite)
  • Les charges Consommation
  • La puissance électrique consommée

  • des charges

  • dépendantes de f

  • variation des charges

  • indépendantes de f

dPélec dPL Ddw
12
13

Le réseau électrique (suite)
  • Contrôle automatique de la génération
  • Cas du régulateur PI
  • Réglage primaire nouveau point déquilibre
  • fnouv
    fnom
  • Réglage secondaire fnouv fnom

Régulateur PI
dPL
1 R
-
kp
GS
df
-
1 1sTg
Kp 1sTP
-
dPC
ki /s
Turbine



13
secondaire
primaire
14

Le réseau électrique (suite)
  • Application Centrale thermique simple
  • Paramètres de la centrale
  • Perturbation de charge
  • Régulateur PI (Karnavas 2002)

TP KP Tt
Tg R 20
120 0.3 0.08
2.4 séc Hz.pu./MW
séc séc Hz.pu.MW
dPL 0.1 p.u. MW
kP 0 et ki 0.306
14
15

Le réseau électrique (suite)
  • Réponse du système sous laction des
  • régulateurs primaire et secondaire
  • Le dépassement négatif (US) est
    proportionnel à la
  • variation des charges du réseau

15
16

Le réseau électrique (suite)
  • Centrale thermique sous effets nonlinéaires
  • à dPL 0.1 p.u.MW avec un régulateur PI

GRC 0.1 p.u./min Zone morte longueur 2d
0.0 0.2 0.4 p.u. pente
m 1.0
16
17

Le réseau électrique (suite)
  • Remarques
  • Les contraintes nonlinéaires et la variation
    des
  • charges limitent la performance du
    régulateur
  • classique PI (à gains fixes)
  • Solution Ajustement les gains en
    fonction
  • des nouveaux paramètres
  • Tendances la logique floue (LF)
  • le réseau de
    neurones
  • les commandes
    adaptatives
  • les commandes
    robustes

17
18
La Régulation par la logique floue
  • Historique
  • 1965 invention et première publication par
  • Lofti A. Zadeh.
  • 1970 première application industrielle
  • (steam generator control)
    Mamdani
  • 1980 expansion en Europe
  • 1983 première application au Japon
  • (subway system by Hitachi)

18
19
La régulation
par la logique floue (suite)
  • Définition
  • Système expert ou à base des connaissances et du
    raisonnement humain.
  • Avantages
  • Émule le raisonnement et le langage
  • humain dans un système physique
  • Fonctionne avec des variables observées
  • Tolère les demi vérités conflits
    objectifs
  • Implémentation compatible avec dautres
  • techniques de réglage (ANN, GA, CA).

19
20
La régulation
par la logique floue (suite)
  • Structure de réglage flou
  • Structure de Mamdani

Base des règles
variable réelle
variable réelle
Interface de defuzzification
Interface de fuzzification
Mécanisme dinférence
variable floue
variable floue
20
21
La régulation
par la logique floue (suite)
  • Interface de fuzzification rôles
  • Mesurer les valeurs des variables
    dentrée
  • Convertir les variables réelles en
    variables
  • floues grâce aux fonctions dappartenance

froide
chaude
DV
DV degré de vérité
normale
-20
20
0
Temp. Ext.
21
22
La régulation
par la logique floue (suite)
  • Base de règles floues
  • ensemble des propositions  SI…ALORS  qui
  • décrivent le fonctionnement dynamique
  • du système
  • SI température externe est froide
  • ALORS tempér. interne doit être chaude
  • Propriétés
  • Complétude toute situation
    représentée
  • Consistance sans contradiction

22
23
La régulation
par la logique floue (suite)
  • Mécanisme dinférence floue
  • prise de décisions basées sur les règles floues
  • Opérations fondamentales
  • Sélection des règles actives
  • Agrégation floue FA résultant entre 2
    ou
  • plusieurs règles dans une base de
    règles.
  • Interface de defuzzification
  • conversion de la variable floue (à la sortie du
    régulateur) en variable réelle.

23
24
Le réglage de la fréquence du réseau électrique
  • Structures proposées

Problématique de réglage de la fréquence
Analyse et conception de 4 types de régulateurs
Régulateur PI
Régulateur Flou PD-FLC
Régulateur à 2 niveaux
Régulateur adap. flou
24
Structures proposées
25
Le réglage de la fréquence du réseau
électrique (suite)
  • Régulateur flou standard (PD-FLC)
  • Structure
  • Étapes de conception
  • analyse du système à régler
  • formation et combinaison des règles
  • defuzzification

erreur
commande dentrée
ne
Régulateur Flou PD-FLC
nu
d/dt
nce
25
26
Le réglage de la fréquence du réseau
électrique (suite)
  • Analyse du système à régler
  • choix des variables et leur fuzzification
  • Entrées erreur (e), dérivée de lerreur
    (ce)
  • Sortie dPC speed changer position
  • Fuzzification

NG NP ZR PP PG
NG
NP
PG
PP
1
ZR
0
-1
1
e, ce
0
-0.8 -0.2 0 0.2 0.8 dPC
26
27
Le réglage de la fréquence du réseau
électrique (suite)
  • Création et combinaison des règles
  • de commande
  • Mode de création des règle
  • expérience du concepteur
  • Matrice des règles

27
28
Le réglage de la fréquence du réseau
électrique (suite)
  • Application 1 centrale thermique
  • -turbine sans réchauffeur-
  • Variation de la fréquence sous dPL 0.1pu.MW
    au régime nominal de fonctionnement

28
29
Le réglage de la fréquence du réseau
électrique (suite)
  • Application 2 centrale thermique
  • -turbine sans réchauffeur-
  • Variation de la fréquence sous dPL 0.1pu.MW
    avec une perturbation de 30 des paramètres

29
30
Le réglage de la fréquence du réseau
électrique (suite)
  • Application 3 centrale thermique
  • -turbine sans réchauffeur-
  • Variation de la fréquence à dPL 0.05 pu.MW
    sous contraintes nonlinéaires
  • GRC 0.1pu./min, 2d 0.04 pu. et m 1

30
31
Le réglage de la fréquence du réseau
électrique (suite)
  • Régulateur à deux niveaux
  • Avantage liberté de conception des
    niveaux
  • élimination de ep due
    a la z/morte
  • Structure

Superviseur
Stabilisateur
K1
ym
ym
e
e
v
yp
n
C2
C1
D(v)
P(s)




-
-
FLC
FLC Sherbiny FLC
CPI Proposé
31
32
Le réglage de la fréquence du réseau
électrique (suite)
  • Application 4 centrale thermique
  • -turbine sans réchauffeur-
  • Variation de la fréquence à dPL 0.05 pu.MW sous
    contraintes nonlinéaires
  • GRC 0.1pu./min, 2d 0.05 pu. et m 1

32
33
Le réglage de la fréquence du réseau
électrique (suite)
  • Application de FLC-CC dans un réseau
    dinterconnexion 2 zones de contrôle
  • Modèle schématique

Zone 1
Zone 2
Centrale thermique
Centrale hydraulique
dPtie
df1
df2
Xtie
Ligne de transport (échanges commerciaux)
dPL1
dPL2
33
34
Le réglage de la fréquence du réseau
électrique (suite)
  • Application 5 réseau dinterconnexion
  • Variation de f de la zone 1 à dPL1 0.05 pu.MW et
    dPL2 0 sous contraintes nonlinéaires
  • GRC 0.1pu./min, 2d 0.5 pu. et m 1

34
35
Le réglage de la fréquence du réseau
électrique (suite)
  • Application 6 réseau dinterconnexion
  • Variation de f de la zone 2 à dPL2 0.05 pu.MW et
    dPL1 0 sous contraintes nonlinéaires
  • GRC 0.1pu./min, 2d 0.5 pu. et m 1

35
36
Le réglage de la fréquence du réseau
électrique (suite)
  • Application 7 réseau dinterconnexion
  • dPtie due à dPL2 0.05 pu.MW et dPL1 0 sous
    contraintes nonlinéaires
  • GRC 0.1pu./min, 2d 0.5 pu. et m 1

36
37
Le réglage de la fréquence du réseau
électrique (suite)
  • Réglage de la fréquence par ajustement des
    facteurs de normalisation
  • GS-FLC
  • Équivalent à un régulateur PI à gains
  • adaptatifs
  • Les facteurs de normalisations
    paramètres
  • les plus sensibles dans un FLC
  • Ajustements de gains technique utilisée
  • pour les systèmes nonlinéaires

37
38
Le réglage de la fréquence du réseau
électrique (suite)
  • Structure de réglage par ajustement
  • Techniques dajustement
  • Approximation linéaire ne(ce) f(KP)
  • f fonction classique
  • Logique floue ne(ce) F(KP)
  • F fonction floue (mécanisme flou)

GS-FLC
e, ce
Réf
PD-FLC ne(ce) f, F(KP)
Réseau électrique
df

Observation de KP
38
39
Le réglage de la fréquence du réseau
électrique (suite)
  • Application 8 centrale thermique
  • -turbine sans réchauffeur-
  • Variation de la fréquence à dPL 0.01 pu.MW
  • 50 KP, TP et 20 Tt, Tg, R

39
40
Le réglage de la fréquence du réseau
électrique (suite)
  • Application 9 centrale thermique
  • -turbine sans réchauffeur-
  • Variation de la fréquence à dPL 0.01 pu.MW
  • -50 KP, TP et -20 Tt, Tg, R

40
41
Conclusions et recommandations
  • La logique floue a émergé comme un outil
    complémentaire
  • aux approches classiques.
  • La structure à 2 niveaux (FLC-CC) a
    permis déliminer le
  • ep causée par leffet de la z/morte
    des gouvernails
  • Lajustement des facteurs de
    normalisation rend le FLC
  • plus robuste devant les perturbations
    des paramètres.
  • Lajustement des facteurs de
    normalisation est plus robuste
  • avec la LF quavec les techniques
    classiques
  • Recommandations
  • Optimisation des gains kP et
    ki
  • Adaptation des gains kP et ki
  • Réseau dinterconnexion à
    plus de 2 zones

41
42
  • Remerciements

43
  • Questions
  • ?
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