Κεντρικός Έλεγχος Τάσης Σε Ευφυή Δίκτυα Διανομής Ηλεκτρικής Ενέργειας

Abstract

Η απόκριση ζήτησης (ΑΖ) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποφυγή αιχμών τάσης και την εξισορρόπηση παραγωγής-κατανάλωσης μέσω της βέλτιστης κατανομής της κατανάλωσης ηλεκτρικής ισχύος. Οι συνήθεις μέθοδοι ΑΖ λειτουργούν σε χρονικό εύρος λεπτών έως ωρών. Εντούτοις, οι δυνατότητες που προσφέρουν οι νέες τεχνολογίες τηλεπικοινωνιών και εποπτείας μπορούν να αναβαθμίσουν τον ρόλο της ΑΖ σε συστήματα ρύθμισης τάσης σε πραγματικό χρόνο, παρέχοντας στον διαχειριστή του δικτύου περισσότερη ευελιξία στον έλεγχο της τάσης και επικουρικές υπηρεσίες στο δίκτυο διανομής.Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η υλοποίηση μιας μεθόδου κεντρικού ελέγχου της τάσης, η οποία μεταβάλλει κατά ένα μικρό ποσοστό την κατανάλωση ενέργειας ελαστικών φορτίων και την έγχυση ισχύος των συσκευών αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας μέσω εκπομπής ενός σήματος ελέγχου χαμηλού ρυθμού μετάδοσης. Αρχικά υλοποιούνται δύο μέθοδοι υπολογισμού των συντελεστών ευαισθησίας ως προς την μεταβολή ενεργού και αέργου ισχύος. Η πρώτη βασίζεται στον Ιακωβιανό πίνακα του συστήματος ενώ η δεύτερη, η οποία προτιμάται, ακολουθεί μία περισσότερο αναλυτική μαθηματική προσέγγιση. Η δεύτερη μέθοδος επιτρέπει επιπλέον τον υπολογισμό των συντελεστών ευαισθησίας της τάσης ως προς την μεταβολή λήψης του συστήματος αλλαγής τάσης υπό φορτίο (ΣΑΤΥΦ) του υποσταθμού. Στη συνέχεια, γίνεται περιγραφή του προβλήματος βελτιστοποίησης, η αντικειμενική συνάρτηση του οποίου στοχεύει στον περιορισμό της διακύμανσης της τάσης εντός επιτρεπτών ορίων. Οι περιορισμοί του προβλήματος αποτελούνται από τον περιορισμό του ποσοστού ελεγχόμενης ισχύος κάθε ζυγού, καθώς επίσης και από τον περιορισμό για διατήρηση του συντελεστή ισχύος του δικτύου εντός ορίων.Για την υλοποίηση της μεθόδου αναπτύχθηκε λογισμικό σε περιβάλλον GAMS και MATLAB. Η μέθοδος εφαρμόστηκε στο δίκτυο 13 ζυγών του ΙΕΕΕ, σε δίκτυο 83 και 135 ζυγών για τις περιπτώσεις 10%, 20% και 30% ρυθμιζόμενου φορτίου σε κάθε ζυγό. Επιπλέον, εξετάστηκε η περίπτωση μερικής απόκρισης του φορτίου και περιεγράφηκε η χρήση ειδικών συντελεστών για την προσαρμογή των περιορισμών του προβλήματος βελτιστοποίησης ανάλογα με την απόκριση του φορτίου. Αυτή η μέθοδος ΑΖ προσφέρει νέες δυνατότητες στον διαχειριστή του δικτύου διανομής, όπως ρύθμιση τάσης σε πραγματικό χρόνο, καλύτερο έλεγχο της αέργου ισχύος καθώς και αρτιότερη λειτουργία του ΣΑΤΥΦ του υποσταθμού.