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Thèse Année : 2022

Using IEC 61850 and CIM (Common Information Model) for the incremental and distributed management of an electrical distribution network in presence of DERs

Utilisation des modèles IEC 61850 et CIM (Common Information Model) pour la gestion incrémentale et distribuée d'un réseau électrique notamment en présence de DERs

Résumé

ABSTRACT :The presence of Distributed Energy Resources on conventional distribution systems has not only brought changes on the energy supply paradigm but also on distribution automation functions inducing new technical challenges on protection coordination systems, voltage control, to name a few. It has also increased the level of controllability and observability, making the current overall network control inefficient and even unrealistic. To keep the electric system developing in the most efficient way, it is necessary to differently organize the current distributed automation functions. Moreover, an extensive real-time interoperable information exchange between Control Center, feeder and network components is needed based on stable and proven international standards.The present research work uses the harmonization between the Control Center data model (CIM) and the one at the feeder level (IEC 61850), to propose a new mindset for supporting feeder automation functions by transferring to it, part of the standardized global knowledge of the Control Center. Through a secure incremental management of the distribution system, the transfer allows a network model continuity between the Control Center and the feeder automation functions, then allowing, an update ‘on the fly’ of the envisioned feeder automation functions. It also paves the way for the industrialization of the Smart Grid applications based on proven standards such as IEC 61850 and CIM.A new protection scheme called Zone Differential Protection (ZDP) is proposed and evaluated based on the new mindset. The ZDP extracts the network model from the incoming model and dynamically create feeder zones on which a reformulated version of the basic differential protection principle is applied. A good discrimination between sound and faulty zones is obtained. However, the computation time of the algorithm must be reduced to improve the availability of the distributed generation within sound zones during disturbances. Needless to say that the proposed approach can be extended to other feeder automation functions amongst which the Volt/VAR/Watt control.
RESUME :La présence de DERs sur les réseaux de distribution conventionnels a créé un changement de paradigme au niveau de la fourniture en énergie, mais aussi dans les fonctions d'automatisation de la distribution, entrainant de nouveaux challenges techniques, entre autres, sur la coordination des protections, le contrôle de la tension. Elle a aussi rendu le contrôle du réseau plus complexe en augmentant le niveau de commandabilité et d’observabilité. Pour un développement plus efficace du réseau dans ce contexte, une réorganisation des fonctions d’automation de distribution est nécessaire. Cela requiert, au préalable, l’harmonisation entre les modèles de données du Centre de Conduite (CIM) et du feeder (IEC 61850). Par ailleurs, un échange d'informations interopérable en temps réel est nécessaire sur la base de normes stables et éprouvées.Le présent travail de recherche utilise l'harmonisation entre le modèle de données du Centre de Conduite (CIM) et celui au niveau du feeder de distribution (IEC 61850), pour proposer un nouveau ‘mindset’ afin de soutenir ses fonctions d'automatisation. Le scénario consiste à transférer une partie de la connaissance globale standardisée du Centre de Conduite grâce à une gestion incrémentale du réseau de distribution. Le transfert permet une continuité du modèle de réseau entre le Centre de Conduite et les fonctions d'automatisation du feeder, permettant ainsi une mise à jour "à la volée" de ces dernières. Il ouvre également la voie à l'industrialisation des applications Smart Grid basées sur des normes éprouvées telles que IEC 61850 et CIM.Un nouveau schéma de protection appelé Protection Différentielle de Zone est proposé et évalué sur la base de ce nouveau mindset. A partir du modèle CIM reçu, la ZDP extrait le modèle de réseau et crée dynamiquement des zones sur lesquelles une version reformulée du principe de base de la protection différentielle est appliquée. Une bonne discrimination entre les zones saines et celle en défaut est obtenue. Cependant, le temps de calcul de l'algorithme doit être réduit pour améliorer la disponibilité de la génération dispersée dans les zones saines pendant les perturbations. Il va sans dire que l'approche proposée peut être étendue à d'autres fonctions d'automatisation sur le feeder, comme le contrôle de tension.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03828420 , version 1 (25-10-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03828420 , version 1

Citer

Djibril Diop. Using IEC 61850 and CIM (Common Information Model) for the incremental and distributed management of an electrical distribution network in presence of DERs. Electric power. Université Grenoble Alpes [2020-..], 2022. English. ⟨NNT : 2022GRALT045⟩. ⟨tel-03828420⟩
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