Earth fault location for medium voltage distribution grids with distributed additional voltage measurements
Localisation de défauts à la terre sur les réseaux de distribution HTA avec mesures supplémentaires dispersées de tension
Résumé
This PhD thesis tries to design an efficient fault location algorithm tailored for long and highly ramified medium voltage distribution feeders. The impedance-based method solves the multiple estimation problem faced by single-end methods by leveraging some additional optimally placed voltage measurements. It has been demonstrated that this method is able to locate any type of earth faults into a connected set of nodes being the solution area, the size of which only depends on location and number of said additional measurements. In order to deal with possible measurement errors and zero-sequence grid impedance values uncertainties, a probabilistic formulation is proposed. This formulation achieves to be robust to both sources of errors at the cost of a minor increase in the size of the solution area. Finally, a technical-economic analysis is carried out in order to search for the most profitable number of additional measurements to deploy. The potential economic gains for the system operator from an increase in the reliability are estimated, assessing the profitability of the method for the operator.
Les travaux décrits dans ce manuscrit présentent une méthode de localisation des défauts à la terre conçue pour les réseaux de distribution à moyenne tension (HTA).Cette méthode impédance-métrique lève le problème de l'estimation multiple rencontré sur les réseaux de distribution au prix de la nécessité d'ajouter quelques mesures supplémentaires de tension distribuées sur les départs. Elle permet de localiser tout type de défauts à la terre dans une zone connexe de nœuds dont la taille dépend du nombre et de la position des mesures supplémentaires.Un formalisme probabiliste est proposé pour garantir le bon fonctionnement de la méthode et la connexité de la zone solution notamment en présence d'incertitudes sur les valeurs des impédances homopolaires du réseau et en présence d'erreurs de mesures. Enfin une analyse technico-économique est réalisée afin de chercher le nombre optimal, au sens de la rentabilité de l'investissement, de mesures supplémentaires qu'un gestionnaire de réseau devrait rajouter sur chaque départ. Cette analyse cherche à valoriser les gains de fiabilité espérés par le déploiement d'un tel algorithme.