Systém pro optimalizaci provozu elektrické distribuční sítě

Jan Vysocký

Disertační práce

System for optimizing the operation of the electrical distribution network

Anotace:

Evropská elektroenergetika dnes prochází velkými změnami a velká část těchto změn se nějak dotýká elektrických distribučních sítí. Ty procházejí proměnou v moderní „chytré“ distribuční sítě. Až bude tato proměna dokončena, elektrické distribuční sítě budou vybaveny velkým množstvím měřicích a řídicích zařízení a komunikačními sítěmi přenášejícími data mezi všemi těmi měřicími a řídicími zařízeními a řídicím počítačem, přičemž přenášená data budou popisovat stav různých entit souvisejících s danou distribuční sítí. Na řídicím počítači bude spuštěn software, který v čase blízkém reálnému bude na základě dat z těch měřicích zařízení určovat, jak mají být jednotlivá řízená zařízení instalovaná v distribuční síti nastavena, aby daná distribuční síť pracovala co nejlépe – tedy co nejstabilněji, nejkvalitněji a nejbezpečněji. Tato disertační práce prezentuje software, který má ambice i schopnosti být tím, který bude řídit různé prvky ovlivňující výkonové toky v moderních distribučních sítích. Tento software je vybaven tak, aby za normálního provozního stavu řízené distribuční sítě dokázal tuto síť řídit optimálně. Optimálně zde znamená řídit tak, aby kolísání velikosti napětí napříč sítí bylo minimální, místní výrobní a akumulační kapacity byly využity optimálně, velikost ztrát elektrické energie v jednotlivých prvcích sítě byla minimální anebo volné přenosové kapacity byly co nejvyšší. Upřednostňovaný cíl řízení dané distribuční sítě si její provozovatel může ve zdejším softwaru sám určit pomocí nastavení vah jednotlivých sledovaných veličin. Při výskytu poruchy na jednom či více z prvků řízené distribuční sítě pak tento software poskytne jejímu provozovateli návod, jak při odstraňování zdejších poruch postupovat, tak aby celkové množství elektrické energie, která nebude v průběhu procesu odstraňování poruchy dodána místním odběratelům, bylo co nejnižší.

Abstract:

Today, the European electrical-power industry is undergoing big changes, and a large part of them relates to electrical distribution networks. The electrical distribution networks are undergoing a transformation into modern "smart" distribution networks. Modern smart distribution networks will be equipped with many measuring and control devices, and communication networks transferring data between all those measuring and control devices and the control computer. On the control computer, there will be software running in a close-to-real-time regime. Using data from those measuring devices, this software will determine how the individual control devices installed in the distribution network should be set up so that the distribution network works as best as possible – i.e., as stable, quality, and operationally robust as possible. This dissertation presents software that has the ambition and ability to be the controller of a modern distribution network. This software is equipped so that under normal operating conditions of the distribution network it can control this network optimally, i.e., with minimal voltage fluctuations across the network, optimal use of local production and storage capacity, minimal active-power losses in individual network elements or with the highest possible available transmission capacities. The control process’ preferred goals for a given network can be determined by the network operator by setting the weights of individual observed variables. If one or more faults occur on elements of the controlled distribution network, this software will provide the network operator with instructions on how to proceed in eliminating the faults so that the total amount of electrical energy not supplied to local customers is as low as possible.

Klíčová slova

elektrická distribuční síť, tvorba software, matematické modelování, optimální řízení fyzikálního systému, optimalizační algoritmus, normální a poruchový stav systému

Keywords

electrical distribution network, software development, mathematical modeling, optimal control of the physical system, optimization algorithm, normal and fault state of the system

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 20. 10. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 15. 11. 2022
• Vedoucí: Stanislav Mišák
• Oponent: Peter Braciník, David Topolánek, Lukáš Prokop

VŠB – Technická univerzita Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Doktorský studijní program / obor:
Elektrotechnika / Elektroenergetika