Fiche individuelle

This paper addresses the relevance of using reactive power from Medium Voltage (MV) networks to support the voltages of a High Voltage (HV) rural network in real-time. The selection and analysis of different optimal coordination strategies between the HV and several MV grids is investigated. The algorithms will control the reactive powers that can flow between HV/MV networks after a request from the Transmission Network Operator in case of an emergency situation such as a line outage. From a case study, the relevance of the coordination is enlightened and recommendations are given on how to tune and to combine the optimal algorithms with the advanced Volt Var Controllers of the distribution grids.

This paper analyses the evolution of reactive power flows at the interface of French transmission and distribution systems. The influence of the insertion of distributed generation (DG), the replacement of medium voltage (MV) overhead lines by underground cables as well as the evolution of the reactive part of the load are investigated. Numerical simulations are performed with a real French HV/MV substation for illustrative purpose. The technical consequences of such evolutions are investigated, e.g. the saturation of On Load Tap Changers (OLTC). The use of DGs connected to the MV network to regulate reactive power exchange between Transmission System Operator (TSO) and Distribution System Operator (DSO) is also discussed.

This article deals with the evolution of voltage and reactive power control strategies in distribution networks with distributed generation. First a comprehensive review of voltage control and reactive power management techniques is given. The gap between actual or short-term industrial possibilities of distribution grids and techniques proposed in literature is highlighted. A realistic control based on local rules using the reactive power capabilities of distributed generators, capacitor banks and on load tap changer (OLTC) voltage setpoint is then presented. Its objective is to control both distribution network voltages and reactive power flows at the Transport System Operator (TSO) - Distribution System Operator (DSO) interface. The proposed control allows limiting OLTC bounds and conflicts between local rules. At last, this paper presents simulations results based on French MV distribution network in order to depict the efficiency of such a control.

COORDINATION DES MOYENS DE REGLAGE DE TENSION A L’INTERFACE RESEAU DE DISTRIBUTION/RESEAU DE TRANSPORT ET EVOLUTION DU REGLAGE DE LA TENSION DANS LES RESEAUX DE DISTRIBUTION RESUME : Le réglage de la tension et la gestion de la puissance réactive est d’une importance capitale pour le bon fonctionnement du système électrique. Les réseaux de distribution connaissent des modifications profondes qui sont tant techniques avec l’insertion de la production décentralisée ou l’enfouissement des lignes aériennes, que réglementaires avec l’entrée en vigueur des codes de réseaux Européens. Aussi, des alternatives aux réglages traditionnels de tension et la mise en place de contrôle des échanges de puissance réactive à l’interface réseau de transport/distribution peuvent être développées. Dans le cadre de ces travaux de doctorat, une solution basée sur l’amélioration du réglage temps réel des réseaux de distribution ainsi que la mise en place d’une gestion conjointe de la puissance réactive entre les gestionnaires du réseau de transport et distribution a été proposée. Ce réglage temps réel est basé sur une méthode de commande prédictive, et s’appuie notamment sur le régleur en charge ou les productions décentralisées pour réaliser un réglage de la tension au sein d’un réseau de distribution et contrôler les échanges de puissance réactive. Les références de puissance réactive à atteindre à l’interface entre réseau de distribution et de transport sont déterminées par le gestionnaire du réseau de transport pour ses propres besoins et en connaissance des réserves de puissance réactive disponible depuis les réseaux de distribution. Par rapport à la littérature, notre démarche a pour originalité de prendre en compte les problèmes à l’interface des réseaux de distribution et de transport et démontre l’intérêt de mener des études conjointes entre gestionnaires. Mots clés : Réglage de tension, gestion de la puissance réactive, réseau de distribution actif, interface transport/distribution, contrôle temps réel, commande prédictive. JOINT TSO AND DSO VOLTAGE AND REACTIVE POWER CONTROL AT HV/MV SYSTEMS INTERFACE AND DEVELOPMENT OF REAL TIME VOLT VAR CONTROL OF DISTRIBUTION NETWORKS ABSTRACT: Voltage and reactive power control are of paramount importance to ensure safe and reliable operation of the power system. Distribution grids are undergoing major changes, namely the insertion of distributed generation and the replacement of overhead lines. Along with these physical evolutions, new distribution networks should comply with the requirements of the European Grid Codes on the reactive power exchange at the HV/MV interface. To handle these new operational concerns, alternative solutions to the traditional voltage and reactive power control can be found. In our work, a scheme based on the evolution of the real-time Volt Var Control (VVC) of distribution networks and a joint coordination for the reactive power management of a HV system has been proposed. The real-time VVC of MV grids is based on a predictive control method. This control uses in a coordinated manner the on load tap changer, the distributed generation and the capacitor banks to enforce a suitable MV voltage profile and an appropriate HV/MV reactive power exchange. The reactive power targets at the HV/MV interface are determined by the Transmission System Operator for its own requirements but considering the true MV reactive power reserve. Compared to the literature, the novelty of our approach consists in considering the concerns at the HV/MV system interface. Next our works have shown the relevance of performing joint transmission and distribution system operators analysis. Keywords : Voltage and reactive power control, active distribution grids, HV/MV systems interface, real-time control, predictive control.