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Modélisation de loptimisation de la fiabilité du réseau de distribution et élaboration des cibles appropriées de performance du réseau et des stratégies.

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Présentation au sujet: "Modélisation de loptimisation de la fiabilité du réseau de distribution et élaboration des cibles appropriées de performance du réseau et des stratégies."— Transcription de la présentation:

1 Modélisation de loptimisation de la fiabilité du réseau de distribution et élaboration des cibles appropriées de performance du réseau et des stratégies damélioration Theo Kleynhans, Dr. Clinton Carter-Brown Martin Cameron 17 ème Congrès de lUPDEA Du 28 au 31 mai 2012 Tunisie

2 Introduction : le défi… Exemples de questions posées par les compagnies délectricité et les régulateurs : Quelle est la performance réseau attendue (conçue) et comment varie-t-elle par rapport à la performance réelle ? Quels réseaux ont des rendements inférieurs aux attentes, et pourquoi ? Quelles options devraient être examinées afin daméliorer la performance, combien couteront-elles et à quelle amélioration de performance peut-on sattendre ? Quel portefeuille dalternatives maximiseront les avantages avec des ressources limitées ? 2014/01/262

3 Introduction : le défi… La présente présentation sappuie sur lillustration de lapplication dune approche simplifiée centrée sur la fiabilité afin déclairer les prises de décision stratégiques et tactiques en matière de gestion technique Pour un réseau électrique de moyenne tension à grande échelle. 2014/01/263

4 Artères de distribution de 11kV – 33 kV d'Eskom Un défi logistique important … 2014/01/264

5 Comment faire face à ce défi ? Chaque départ et le réseau intégré total doivent être modélisés dans un logiciel sophistiqué de modélisation technique (ex. Digsilent PowerFactory). Ces modèles électriques sophistiqués posent des défis ex. : Le système Eskom contient > 6800 départs MT (11kV – 33kV) Les exigences en matière de données pour les modèles électriques détaillés sont onéreuses. Les effets sur les ressources (temporelles et humaines) servant à modéliser le système de départs sont très importants. 2014/01/265

6 Comment faire face à ce défi ? Doù lexigence pour une approche simplifiée qui prend en compte les trois aspects majeurs suivants : (a) la conception technique et la composition du départ même ; (b) lenvironnement opérationnel auquel le départ est exposée ; (c) comment les changements à ces domaines (a + b) affecteront la performance Un processus en 8 étape a été mis en oeuvre afin délaborer une approche simplifiée 2014/01/266

7 Processus en 8 étapes pour une évaluation simplifiée de la fiabilité 2014/01/267 Le résultat est une approche simplifiée au moyen de laquelle pour moins de 20 % de leffort, une réponse précise de 80 % peut être obtenue. Lapproche peut être pratiquement mise en oeuvre avec un minimum de données et dexigence de ressources DIgSILENT réseau schematic Environnnement opérationnel classé Tous les départs 11kV-33kV MV classées 229 artères = échantillon de 3% > 90% dassurance Schémas unifilaires techniques + données géographiques + données de performance 229 maquettes d'étude dans DigSilent Powerfactory + taux déchec des composants + hypothèse s liées au temps de réponse Performance ajustée pour fiabilité des Impacts environnementaux Modèle simplifié de performance réseau Conçu + comparé aux résultats de DigSilent (80% dexactitude ) Model Excel pour ± 6800 départs MT (11-33kV) SAIDI, SAIFI, CAIDI, RSLI Appliquer le modèle aux Questions stratégiques + tactiques - Performance attendue, CAPEX, OPEX etc. 8

8 Solutions pour une amélioration des performances du réseau (1) La solution prend en compte lanalyse dun évential dalternatives visant à améliorer les performances du réseau, y compris mais sans sy limiter à : La topologie et les équipement du réseau : Les améliorations de la conception des départs (ex. Raccourcissement les longueurs des départs MT, utilisation de fusibles, la redondance, la densité de la clientèle etc. des MT) Ajout de réenclencheurs MT et autres automatismes de la distribution Interconnexions des lignes MT afin de faciliter les reprises de charges Fractionnement des départs MT Postes HT/MT supplémentaires 2014/01/268

9 Solutions pour une amélioration des performances du réseau (2) Pratiques/activités dexploitation et de maintenance (impact à travers la réduction des taux déchec et les temps de restauration): Action de maintenance préventive (ex. Inspections des lignes, suivi de la charge des transformateurs, assurance dun isolement et dune mise à la terre adéquats etc.) Elagage Groupage optimisé des ordres de travaux (peut réduire le temps de déplacement) Exploitation du réseau selon la philosophie de recherche de défaut Emplacements/localisations du centre dappui technique (impact sur le temps de réaction) 2014/01/269

10 10 Application du modèle aux questions stratégiques & tactiques Quelques exemples de questions traitées à Eskom: Quels sont les niveaux de performance attendus du système sur la base du système modélisé ? Quelles sont les exigences potentielles en termes dinvestissement afin de parvenir à un SAIDI du système de 1 ou 15 heure(s) par exemple ? Quelles sont les conséquences possibles sur le SAIDI du système, de lextension du réseau résultant de la planification de la fourniture de lélectricitié à 1,3 millions de clients supplémentaires ? Quelles sont les implications sur les performances du système de la réduction de la longueur des longs départs MT types qui influencent le SAIDI ? Voir lexemple suivant…..

11 Exemple: illustration de la réduction de la longueur dun départ dans une petite zone.. SAIDI et implications capitales du fait de diviser par deux les artères MT dune longueur > 100 km 2014/01/2611 Lexemple sur une petite zone montre comment le modèle a été appliqué à quelques artères sur la base des critères suivants : a)Artères dans la zone (indiquées en noir) b)Endroit où la longueur des artères > 100 km (indiqué en rouge) c)Endroit où la longueur des artères > 100 km et artère causant > heures dinterruption par an aux clients (indiqué en vert)

12 Exemple: Courbe dillustration du coût de SAIDI/CAPEX /01/2612

13 Avantages et valeurs obtenus pour les entreprises Résultat clé pour les activités commerciales dEskom : Une méthodologie pragmatique visant à produire une norme de performance attendue pour différents types de départs MT De même que pour les départs MT pris individuellement Qui peut servir à des fins de comparaison de la performance signalée des artères ou de référence avec un effort relativement modeste Éclairer les prises de décisions stratégiques de gestion au regard de décisions tant opérationnelles (Opex) quinfrastructurelles (Capex). Lapproche élaborée : est de nature générique ; peut sappliquer dans dautres compagnies de distribution délectricité et ce avec seulement un investissement modeste en termes de ressources et avec des informations techniques limitées. 2014/01/2613

14 End Pour de plus amples informations, veuillez contacter : Theo Kleynhans Planification du réseau de distribution dEskom Tél : Courriel : Dr. Clinton Carter-Brown (Spécialiste maison) Centre des ressources de lassociation industrielle Division technologie dEskom Tél : Courriel : Merci de votre aimable attention 2014/01/2614

15 Diapositives supplémentaires 2014/01/2615

16 2014/01/2616 Etape 1 : Classification de lenvironnement dexploitation Créer une classification composite de lenvironnement d'exploitation 1

17 2014/01/2617 Etape 2 : Classifier les artères MT de 11kV-33kV Exemple de classification des catégories dartère 2

18 2014/01/2618 Etape 3 : Approche basée sur des modèles Quelques modèles de réseaux Stratification statistique des types de départs à travers le pays 229 départs sélectionnés = échantillon de 3 % Fournit > 90 % déchantillon dassurance, ce qui est représentatif de la population Pour chaque modèle de départ compilé sont donnés : o les diagrammes unifilaires techniques ; o les données géographiques ; o les données de performance. 3

19 2014/01/2619 Etape 4 : Construire des modèles électriques Construire des modèles de Digsilent PowerFactory pour 229 artères Combinés aux taux déchec & de réponses + réparation des équipements Calculer les indices escomptés de performance du réseau à des fins de rapport sur les ex. o SAIDI (Somme des durées dinterruption de la fourniture délectricité aux clients/Nbre de clients servis [heures par an]) 4

20 2014/01/2620 Etape 5: Facteurs ajustés pour lenvironnement dexploitation Prévoir les impacts en termes denvironnement dexploitation 5 Source : Service de météorologie sud-africains Densité du flash de la foudre sur la terre Végétation Pollution corrosive Source : Département recherche et innovation dESKOM (ERID) du Dr Wallace L Vosloo Carte des biomes daprès les données de CSIR sur les types de végétation

21 2014/01/2621 Etape 6 : Modèle simplifié de fiabilité conçu Concevoir un modèle simplifié de performance du réseau 6 Informations sur les composantes du réseau appliquées dans les algorithmes : #LL FDR = longueur totale des lignes MT [en km] #Trfrs FDR = No. de transformateurs MT/BT sur les départs #Fuses FDR = No. de fusibles MT sur les départs #Discs FDR = No. dinterrupteurs MT sur les départs #Brkrs FDR = No. de coupe-circuits & de disjoncteurs MT #Cust Total = No. de clients desservis sur les départs Subst FDR = impact du type de poste sur les départs Des taux déchec ont été appliqués pour les principales classes déquipements Mesurés par rapport aux résultats de DigSilent Erreurs SAIDI : 50 % des modèles de départs < 30 % erreurs 80 % des modèles de départs < 45 % erreurs

22 2014/01/2622 Etape 7 : Modèle appliqué sous Excel Construire un modèle Excel Model pour ±6800 départs MT (11-33kV) Rapport sur SAIDI, SAIFI, CAIDI, RSLI Diverses variables financières (recettes, coût dénergie non-fournie, exigences en termes de capitaux etc.) Divers rapports et tableaux de bord de performance afin daider à lanalyse Capacité de visualisation renforcée du SIG (MapWindow) pour un contexte spatial 7

23 Exemple 2 : Approche visant à orienter le foyer opérationnel... Approche fondée sur la fiabilité – Principe de base sous-jacent : Comparaison de la performance attendue en termes de « conception » réaliste (ajusté pour un environnement opérationnel) relatif à la « Performance » opérationnelle. 2014/01/2623

24 Exemple 2: Concept de performance et de foyer de conception… 2014/01/2624 Filtre 2a – Ecart de lestimation de la norme de performance attendue (SAIDI & SAIFI) Filtre 2b – Ne soutient pas la norme de conception estimée et attendu i.t.o. du régime de SAIDI (bien que conforme à la norme de performance estimée attendue) Questions liées aux données – régler et revenir au nombre Résultats du filtre ajustés en fonction Nombre dartères DX MT ( kV) Filtre 0 Règles de base de validation des données Filtre 1 Contribution aux heures de SAIDI Autorisation à la Partie en charge de lélément données PAS un participant majeur à SAIDI participant MAJEUR à SAIDI GRAND participant à SAIDI & à li.t.o extérieur tant la performance attendue de SAIDI que de SAIFI GRAND participant à SAIDI & ne soutenant pas le régime de SAIDI du point de vue de la conception, mais conforme à la norme de conception pour SAIDI & SAIFI Préoccupations relatives aux données de base Objectif de planification du réseau Capex Foyer de Performance Performance (1 er ) Foyer de conception (2 nd ) Foyer de conception Combinaison requise – mais régler dabord les questions opérationnelles avant la mise en oeuvre de lobjectif de planification du réseau Capex Participant MAJEUR à SAIDI & extérieur à la fois à la performance de SAIDI et SAIFI et ne soutenant pas li.t.o. du régime de SAIDI, du point de vue de la conception Cible opérationnelle & de remise en état


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