Placering og kvalitetsplanlægning af forsyninger & transformatorer for LV/MV distributionsnetværk

Fordeling og dimensionering af distributionstransformatorer og forsyningsledninger

Planlægning af distributionsnetværk er i høj grad karakteriseret ved fordelsen og dimensioneringen af distributionstransformatorer. Placeringen af disse transformatorer bestemmer direkte længden og ruten for mellemspændings- (MV) og lavspændings- (LV) forsyningsledninger. Derfor skal placeringen og effekten af transformatorerne samt længden og størrelsen af MV- og LV-forsyningsledninger fastsættes på koordineret vis.

For at opnå dette er en optimeringsproces afgørende. Den har til formål ikke kun at reducere investeringsomkostningerne for transformatorer og forsyningsledninger, men også at minimere tabomkostningerne og maksimere systemets pålidelighed. Begrænsninger som spændingsfald og strøm i forsyningsledninger skal holdes inden for deres standardgrænser.

For planlægning af lavspændings- (LV) netværk er de vigtigste opgaver at fastlægge placeringen og effekten af distributionstransformatorer og LV-forsyningsledninger. Dette gøres for at reducere både investeringen i disse komponenter og linjetabene.

Angående planlægning af mellemspændings- (MV) netværk fokuserer det på at fastlægge placeringen og størrelsen af distributionsunderstationer og MV-forsyningsledninger. Målet her er at minimere investeringsomkostninger, sammen med linjetab og pålidelighedsmål som SAIDI (System Average Interruption Duration Index) og SAIFI (System Average Interruption Frequency Index).

Under planlægningsprocessen skal flere begrænsninger overholdes.

Bus-spænding, som en central begrænsning, skal holdes inden for en standardgrænse. Den faktiske strøm i forsyningsledningen skal være lavere end ledningens nominelle strøm. Forbedring af spændingsprofilen, reduktion af linjetab og forbedring af systemets pålidelighed er primære bekymringer i planlægning af distributionsnetværk, især i halvbygd og landlige områder.

Installation af kondensatorer er en anden måde, der højst bevarer spændingsniveauet og reducerer linjetab. Spændingsregulatører (VRs) er også almindelige elementer for at dække disse problemer.

Pålidelighed er en central bekymring i planlægning af distributionsnetværk. Langstrakte distributionsledninger øger sandsynligheden for ledningsfejl, hvilket reducerer systemets pålidelighed. Installation af krydsforbindelser (CC) er en effektiv foranstaltning til at mildne dette problem.

Fordelte generatorer (DG) kan injicere aktiv og reaktiv effekt, hvilket hjælper med at nedsætte pålidelighedsindikatorer og forbedre spændingsprofilen. Imidlertid afholder deres høje investeringsomkostninger energiingeniører fra bred anvendelse.

Givet den diskrete og ikkelineære natur af fordels- og dimensioneringsproblemet, har den resulterende målfunktion flere lokale minima. Dette understreger betydningen af at vælge en passende optimeringsmetode.

Optimeringsmetoder kan hovedsageligt inddeles i to grupper:

• Analysebaserede metoder.

• Heuristikbaserede metoder.

Analysemetoder er beregningsmæssigt effektive, men har svært ved at håndtere lokale minima effektivt. For at tackle problemet med lokale minima er heuristikmetoder blevet bredt anvendt i litteraturen.

I denne forskning vil både analyse- og heuristikmetoder blive implementeret i Matlab. Diskret ikke-lineær programmering (DNLP) vil blive brugt som den analytiske tilgang, og diskret partikelsvarmoptimering (DPSO) som den heuristiske tilgang.

At tage højde for belastningsvækst og topbelastningsniveauer er en anden afgørende faktor, der skal tages i betragtning under planlægningsprocessen.