Εκτίμηση Κατάστασης Σε Δίκτυα Διανομής Με Διασπαρμένη Παραγωγή

Abstract

Στις μέρες μας καθίσταται αναγκαίο να μειωθεί η εκπομπή διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα και κατά συνέπεια να αυξηθεί η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Σε αυτόν τον σκοπό συμβάλλουν ιδιαίτερα τα Μικροδίκτυα. Η παρουσία όμως των Μικροδικτύων, παρά τα οφέλη που προσφέρει στο περιβάλλον καθώς και στην συνολική επίδοση του συστήματος, εισάγει σημαντική πολυπλοκότητα όσον αφορά στη λειτουργία και τον έλεγχο του δικτύου Ένας από τους σημαντικότερους τεχνικούς περιορισμούς είναι η παραβίαση των ορίων τάσης, ειδικά στις αγροτικές περιοχές. Η ενίσχυση των υπαρχόντων δικτύων διανομής με σκοπό να δύνανται να υποστηρίξουν περισσότερη διασπαρμένη παραγωγή είναι συχνά δαπανηρή και έτσι η ενεργός διαχείριση του δικτύου καθίσταται ελκυστική.Απαραίτητη λοιπόν προϋπόθεση για τη βελτίωση της ασφαλούς και οικονομικής λειτουργίας των συστημάτων είναι η συγκέντρωση πληροφοριών σε πραγματικό χρόνο. Η εκτίμηση κατάστασης είναι ένας αλγόριθμος επεξεργασίας πληροφοριών, που υπολογίζει την καλύτερη δυνατή εκτίμηση του διανύσματος κατάστασης (μέτρα και γωνίες τάσεων των ζυγών) του συστήματος χρησιμοποιώντας μετρήσεις σε πραγματικό χρόνο, ψευδομετρήσεις, εικονικές μετρήσεις και το μαθηματικό μοντέλο του συστήματος. Ο αλγόριθμος εκτίμησης κατάστασης παίζει το ρόλο φίλτρου των ανεπεξέργαστων μετρήσεων, παρέχοντας σαν έξοδο μία αξιόπιστη βάση δεδομένων. Στην παρούσα εργασία αναλύεται η μέθοδος των ελάχιστων τετραγώνων με συντελεστές βαρύτητας.Για να δώσει αποτελέσματα η εκτίμηση κατάστασης και να εκτιμηθεί το διάνυσμα κατάστασης, θα πρέπει να υπάρχει ικανοποιητική περίσσεια μετρήσεων, ώστε το δίκτυο να είναι παρατηρήσιμο, δηλ. το πλήθος των μετρήσεων να είναι μεγαλύτερο από τον αριθμό των αγνώστων του προβλήματος. Η ανάλυση παρατηρησιμότητας λοιπόν προσδιορίζει βάσει του τύπου και της θέσης των μετρήσεων καθώς και βάσει της τοπολογίας του δικτύου, αν είναι παρατηρήσιμο το δίκτυο. Αν όχι, προσδιορίζει τις παρατηρήσιμες νήσους, δηλ. τα μέρη του δικτύου που είναι παρατηρήσιμα, και στη συνέχεια καθιστά παρατηρήσιμο το δίκτυο με την προσθήκη επιπλέον ψευδομετρήσεων.Μία από τις κύριες λειτουργίες ενός εκτιμητή κατάστασης είναι ακόμη να ανιχνεύει σφάλματα μετρήσεων, καθώς επίσης, αν είναι δυνατό, να εντοπίζει ποια μέτρηση αφορούν και να τα εξαλείφει. Το σφάλμα μπορεί να ανιχνευθεί στην περίπτωση που η αφαίρεση της αντίστοιχης μέτρησης δεν καθιστά το σύστημα μη παρατηρήσιμο. Δεδομένου ότι υπάρχει ικανοποιητική περίσσεια μετρήσεων, αναμένεται ότι τα σφάλματα θα φιλτραριστούν από τον εκτιμητή κατάστασης. Στην περίπτωση της μεθόδου των ελάχιστων τετραγώνων με συντελεστές βαρύτητας, η ανίχνευση και ο εντοπισμός των σφαλμάτων λαμβάνει χώρα μόνο μετά το πέρας της διαδικασίας της εκτίμησης κατάστασης, μέσω της επεξεργασίας των υπολοίπων των μετρήσεων. Σκοπός λοιπόν αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι να μελετηθεί ο ρόλος που διαδραματίζουν διάφοροι παράγοντες, που αφορούν τις μετρήσεις που δίνονται ως είσοδοι στον εκτιμητή κατάστασης, σε ό,τι αφορά την % αβεβαιότητα που υπάρχει γύρω από τις εκτιμούμενες-αναμενόμενες τιμές των μεταβλητών κατάστασης και των ροών ισχύος. Η εκτίμηση κατάστασης πραγματοποιείται με τη βοήθεια κατάλληλου προγράμματος σε ένα δίκτυο προσομοίωσης 55 κόμβων που αποτελείται από ένα υποσύστημα διανομής 15 kV Μέσης Τάσης (Μ.Τ.) με τρεις feeders και συνδέεται στο κύριο δίκτυο 150 kV Υψηλής Τάσης (Υ.Τ.).