Εκτίμηση Κατάστασης Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας Με Συγχρονισμένες Μετρήσεις Φασιθετών

Abstract

Η ασφαλής λειτουργία των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας απαιτεί τη συνεχή επιτήρησή τους. Το έργο της εποπτείας αναλαμβάνει το κέντρο ελέγχου ενέργειας, το οποίο συγκεντρώνει δεδομένα από υποσταθμούς του δικτύου και τα χρησιμοποιεί για να υπολογίσει την κατάσταση του δικτύου, δηλαδή το σύνολο των φασιθετων τάσης των ζυγών. Η κύρια διαδικασία που εκτελείται σε ένα κέντρο ελέγχου ενέργειας είναι η εκτίμηση κατάστασης, η οποία παρέχει μια πλήρη απεικόνιση του συστήματος και προωθεί τα αποτελέσματά της σε ένα πλήθος εφαρμογών πραγματικού χρόνου. Η κλασική εκτίμηση κατάστασης βασίζεται σε πλεονάζουσες μετρήσεις που παρέχονται από ένα σύστημα SCADA. Με τη διαρκώς αυξανόμενη χρήση μονάδων μέτρησης φασιθετών (PMU) στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας, καθίσταται επιτακτική η ανάγκη βελτίωσης της διαδικασίας αυτής με τη χρήση συγχρονισμένων μετρήσεων φασιθετών. Οι μετρήσεις αυτές διαθέτουν χρονική σήμανση, μεγάλη ακρίβεια και μεταδίδονται με πολύ υψηλό ρυθμό. Παρά τα πλεονεκτήματα που προσφέρουν όμως, δεν είναι δυνατόν να βασιστεί η εκτίμηση κατάστασης αποκλειστικά σε τέτοιες μετρήσεις, καθώς η εγκατάσταση μονάδων PMU σε όλα τα απαιτούμενα σημεία του δικτύου είναι εξαιρετικά δαπανηρή και ασύμφορη με τα σημερινά δεδομένα. Για το λόγο αυτό γίνονται προσπάθειες για την αξιοποίηση συμβατικών μετρήσεων SCADA και μετρήσεων PMU στην εκτίμηση κατάστασης. Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να περιγράψει την υβριδική εκτίμηση κατάστασης που χρησιμοποιεί και τα δύο είδη μετρήσεων. Η μέθοδος περιλαμβάνει τη χρήση μετρήσεων φασιθετών τάσης και ρεύματος σε συνδυασμό με τις συμβατικές. Για να ελεγχθεί η διαδικασία στην πράξη αναπτύχθηκε μια εφαρμογή σε περιβάλλον Matlab που υλοποιεί τον αλγόριθμο της εκτίμησης κατάστασης και δοκιμάστηκε σε πρότυπα δίκτυα της IEEE. Από τη μελέτη των αποτελεσμάτων γίνεται φανερό ότι ο αλγόριθμος αυτός βελτιώνει πολύ την ακρίβεια του υπολογισμού της κατάστασης του δικτύου.