Планиране на разположение и оценка на отклоняващи устройства и трансформатори за НВ/СВ разпределителни мрежи

Разпределение и размер на разпределителни трансформатори и питащи линии

Планирането на разпределителната мрежа е в голяма степен характеризирано от разпределението и размера на разпределителните трансформатори. Местоположението на тези трансформатори директно диктува дължината и маршрута на средноволтажните (MV) и нисковолтажните (LV) питащи линии. Следователно, местоположението и мощността на трансформаторите, както и дължината и размерът на MV и LV питащите линии, трябва да бъдат определени по координиран начин.

За да се постигне това, е необходимо оптимизационно процес. Целта му е не само да намали инвестициите за трансформатори и питащи линии, но също така да минимизира разходите за загуби и да максимизира надеждността на системата. Ограничения като спадане на напрежението и тока в питащите линии трябва да бъдат поддържани в рамките на стандартните им диапазони.

За планирането на нисковолтажната (LV) мрежа, ключовите задачи са определянето на местоположението и мощността на разпределителните трансформатори и LV питащите линии. Това се прави, за да се намалят както инвестициите в тези компоненти, така и загубите в линиите.

По отношение на планирането на средноволтажната (MV) мрежа, то се фокусира върху определянето на местоположението и размера на разпределителните подстанции и MV питащите линии. Целта тук е да се минимизират инвестициите, както и загубите в линиите и показатели за надеждност, такива като SAIDI (Системен среден индекс на продължителността на прекъсванията) и SAIFI (Системен среден индекс на честотата на прекъсванията).

В хода на процеса на планиране, трябва да бъдат изпълнени няколко ограничения.

Напрежението в шината, като ключово ограничение, трябва да бъде поддържано в стандартен диапазон. Фактическият ток в питащата линия трябва да е по-нисък от номиналния ток на питащата линия. Подобряването на профила на напрежението, намаляването на загубите в линиите и подобряването на надеждността на системата са основни приоритети в планирането на разпределителната мрежа, особено в полуградски и селски райони.

Инсталацията на кондензатори е друг метод, който значително повишава нивото на напрежението и намалява загубите в линиите. Регулаторите на напрежението (VRs) също са общи елементи, използвани за решаване на тези проблеми.

Надеждността е ключов приоритет в планирането на разпределителната мрежа. Дълги разпределителни линии увеличават вероятността за откази, което намалява надеждността на системата. Инсталирането на кръстосани връзки (CC) е ефективна мярка за преодоляване на този проблем.

Разпределените генератори (DG) могат да инжектират активна и реактивна мощност, което помага за намаляване на показателите за надеждност и подобряване на профила на напрежението. Обаче, техните високи инвестиционни разходи попречават на електроинженерите да ги прилагат широко.

Учитывайки дискретния и нелинейния характер на проблема с разпределението и размера, резултатната целева функция има множество локални минимуми. Това подчертава важността на избора на подходящ оптимизационен метод.

Оптимизационните методи се класифицират главно в две групи:

• Аналитични методи.

• Евристични методи.

Аналитичните методи са компютърно ефективни, но трудно се справят с локалните минимуми. За решаване на проблема с локалните минимуми, евристичните методи са широко използвани в литературата.

В това изследване, както аналитичните, така и евристичните методи ще бъдат реализирани в Matlab. Ще се използва дискретно нелинейно програмиране (DNLP) като аналитичен подход, а дискретен алгоритъм на рое от частици (DPSO) като евристичен подход.

Отчетането на растежа на потреблението и нивата на върховната мощност е друг ключов фактор, който трябва да се вземе предвид в процеса на планиране.