Ce mémoire de thèse rend compte des produits d'activités de recherche menée relativement à la Reconfiguration Optimale (RO) de réseaux de distribution par Programmation Linéaire en Variables Mixtes (PLVM). Dans un contexte de conduite de réseau, la RO s'applique à déterminer l'état ouvert/fermé optimal des interrupteurs, disjoncteurs, condensateurs et producteurs distribués, avec objectif d'opérer à un niveau de pertes minimum un réseau de distribution radial. La RO s'applique également, dans un contexte de planification, à identifier l'emplacement optimal sur le réseau d'interrupteurs, disjoncteurs et condensateurs visant le maintien, sur le long terme, des pertes à un niveau minimum. Les principaux résultats de cette recherche sont: (i) le développement d'un modèle unifilaire simplifié de réseau de distribution pour la Reconfiguration Optimale; (ii) le développement d'un modèle d'écoulement de puissance linéaire avec variables contrôlant l'état des lignes, adapté autant pour l'écoulement de puissance actif que réactif; (iii) le développement de l'algorithme HYPER capable d'identifier l'état ouvert/fermé optimal (minimum de pertes) des interrupteurs, disjoncteurs, condensateurs et producteurs distribués; (iv) une extension de l'algorithme HYPER permettant de déterminer l'emplacement optimal (minimum de pertes) d'interrupteurs, disjoncteurs, condensateurs et producteurs distribués; (v) la représentation des pertes via hyperplans-porteurs permettant la linéarisation complète du problème RO et sa résolution par l'emploi de solveurs PLVM performants et commercialement disponibles tels que CPLEX.Mots clés: Réseau de distribution, Reconfiguration Optimale, RO, Minimisation des pertes, Programmation Linéaire en Variables Mixtes, PLVM, Recherche opérationnelle, Modèle de réseau linéaire, Écoulement de puissance linéaire, Hyperplans-porteurs, Optimisation temps réel, Interrupteur, Disjoncteur, Condensateur, Producteur privé, Exploitation, Conduite, Planification.

This thesis reports on research conducted on the Optimal Reconfiguration (OR) of distribution networks using Mixed Integer Linear Programming (MILP). At the operational hourly level, for a set of predicted bus loads, OR seeks the optimum on/off position of line section switches, shunt capacitors and distributed generators so that the distribution network is radial and operates at minimum loss. At the planning level, OR seeks the optimum placement of line switches and shunt capacitors so that, over the long-term, losses will be minimized. The main steps and outcomes of this research are (i) the development of a simplified single-phase distribution network model for Optimal Reconfiguration; (ii) the development of a linear DC load flow model with line and device switching variables accounting for both active and reactive power flows; (iii) the development of an algorithm HYPER which finds the minimum loss on/off status of existing line switches, shunt capacitors and distributed generators; (iv) the extension of HYPER to find the optimum (minimum loss) placement of switches, capacitors and distributed generators; (v) the representation of losses via supporting hyperplanes enabling the full linearization of the OR problem, which can then be solved using efficient and commercially available MILP solvers like CPLEX. Keywords: Distribution Network, Optimal Reconfiguration, OR, Loss minimization, Mixed-Integer Linear Programming, MILP, Operations research, Linear network model, DC load flow, Supporting hyperplanes, Real time optimization, Switch, Capacitor and Distributed Generator placement, Power Systems Operations and Planning.

Galiana, Francisco D. (Internal/Supervisor)