Ημερήσια επαναδιαμόρφωση δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας με ελαχιστοποίηση των χειρισμών διακοπτών

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η διατύπωση και επίλυση του προβλήματος της βέλτιστης επαναδιαμόρφωσης των δικτύων διανομής (ΔΔ) ηλεκτρικής ενέργειας, με στόχο την ελαχιστοποίηση: 1) των απωλειών ενεργού ισχύος του ΔΔ, και 2) του αριθμού των χειρισμών των διακοπτών με τους οποίους είναι εξοπλισμένο το ΔΔ. Στα σύγχρονα ΔΔ, η αυξημένη ενσωμάτωση μονάδων διανεμημένης παραγωγής παρέχει τη δυνατότητα στον Διαχειριστή του ΔΔ για μείωση της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με συμβατικούς τρόπους, καθώς και των απωλειών ενεργού ισχύος του ΔΔ. Αρχικά αναλύεται το πρόβλημα της AC ροής ισχύος σε ακτινικό δίκτυο διανομής. Το πρόβλημα της βέλτιστης επαναδιαμόρφωσης του δικτύου διανομής αρχικά διατυπώνεται ως ένα πρόβλημα μεικτού ακέραιου μη γραμμικού προγραμματισμού και στη συνέχεια μετασχηματίζεται σε ένα πρόβλημα μεικτού ακέραιου προγραμματισμού με τετραγωνικούς περιορισμούς το οποίο επιλύεται μέσω του solver CPLEX (IBM). Το συγκεκριμένο μοντέλο μεικτού ακέραιου προγραμματισμού με τετραγωνικούς περιορισμούς προσομοιώθηκε μέσω των εργαλείων GAMS και MATLAB και εφαρμόστηκε στο τυποποιημένο ΔΔ 33 κόμβων της βιβλιογραφίας. Μελετήθηκαν υποπεριπτώσεις με διαφορετικούς συντελεστές βαρύτητας στους όρους των απωλειών και των χειρισμών διακοπτών. Με βάση αυτούς βρέθηκαν οι βέλτιστες τοπολογίες του ΔΔ στη διάρκεια ενός εικοσιτετραώρου. Τα αποτελέσματα παρουσιάζουν από μικρή έως στοιχειώδη μείωση των απωλειών ενεργού ισχύος. Παρουσιάζεται οικονομική μελέτη εφαρμογής με στόχο την πραγματική προσέγγιση του κόστους αλλαγής κατάστασης διακοπτών και εξετάζεται η εγκατάσταση αυτόματων τηλεχειριζόμενων διακοπτών. Σύμφωνα με τα δεδομένα εισόδου και τις παραδοχές που έγιναν, η εγκατάσταση αυτόματων τηλεχειριζόμενων διακοπτών κρίνεται εν γένει επικερδής. Τέλος, συνοψίζονται τα συμπεράσματα της παρούσας διπλωματικής εργασίας και προτείνονται μελλοντικές επεκτάσεις.