Planung der Platzierung und Bewertung von Ausgangsleitungen & Transformatoren für Niederspannungs- und Mittelspannungsnetze
Zuordnung und Dimensionierung von Verteilungstransformatoren und Leitungen
Die Planung des Verteilungsnetzes wird in hohem Maße durch die Zuordnung und Dimensionierung von Verteilungstransformatoren charakterisiert. Die Position dieser Transformatoren bestimmt direkt die Länge und den Verlauf der Mittel- (MV) und Niederspannungsleitungen (LV). Daher müssen die Standorte und Leistungen der Transformatoren sowie die Länge und Größe der MV- und LV-Leitungen koordiniert festgelegt werden.
Um dies zu erreichen, ist ein Optimierungsprozess unerlässlich. Er zielt nicht nur darauf ab, die Investitionskosten für Transformatoren und Leitungen zu reduzieren, sondern auch die Verlustkosten zu minimieren und die Systemzuverlässigkeit zu maximieren. Einschränkungen wie Spannungsabfall und Leitungsstrom müssen innerhalb ihrer Standardbereiche gehalten werden.
Für die Planung des Niederspannungsnetzes (LV) sind die wesentlichen Aufgaben die Festlegung der Position und Leistung der Verteilungstransformatoren und der LV-Leitungen. Dies geschieht, um sowohl die Investitionen in diese Komponenten als auch die Leitungsausfälle zu reduzieren.
Was die Planung des Mittelspannungsnetzes (MV) betrifft, so fokussiert sie sich auf die genaue Bestimmung der Standorte und Größen von Verteilungsübertaktungen und MV-Leitungen. Das Ziel hierbei ist es, die Investitionskosten, die Leitungsausfälle und Zuverlässigkeitsindikatoren wie SAIDI (System Average Interruption Duration Index) und SAIFI (System Average Interruption Frequency Index) zu minimieren.
Während des Planungsprozesses müssen mehrere Bedingungen erfüllt werden.
Die Bus-Spannung, als eine zentrale Bedingung, sollte innerhalb eines Standardbereichs gehalten werden. Der tatsächliche Leitungsstrom muss niedriger sein als der Nennstrom der Leitung. Die Verbesserung des Spannungsprofils, die Reduzierung der Leitungsausfälle und die Verbesserung der Systemzuverlässigkeit sind Hauptanliegen bei der Planung des Verteilungsnetzes, insbesondere in halbstädtischen und ländlichen Gebieten.
Die Installation von Kondensatoren ist eine weitere Möglichkeit, die Spannung zu erhöhen und die Leitungsausfälle zu reduzieren. Spannungsregler (VRs) sind ebenfalls gängige Elemente zur Bewältigung dieser Probleme.
Zuverlässigkeit ist ein zentrales Anliegen bei der Planung des Verteilungsnetzes. Lange Verteilungsleitungen erhöhen die Wahrscheinlichkeit von Leitungsfehlern, was die Systemzuverlässigkeit verringert. Die Installation von Querverbindungen (CC) ist ein effektives Maß, um dieses Problem zu mildern.
Verteilte Generatoren (DG) können aktive und reaktive Leistung einspeisen, was dazu beiträgt, die Zuverlässigkeitsindizes zu senken und das Spannungsprofil zu verbessern. Allerdings hemmen ihre hohen Investitionskosten die weit verbreitete Nutzung durch Energietechniker.
Angesichts der diskreten und nichtlinearen Natur des Zuordnungs- und Dimensionierungsproblems weist die resultierende Zielfunktion mehrere lokale Minima auf. Dies unterstreicht die Bedeutung der Wahl einer geeigneten Optimierungsmethode.
Optimierungsmethoden werden hauptsächlich in zwei Gruppen eingeteilt:
Analysemethoden sind rechnerisch effizient, aber es fällt ihnen schwer, lokale Minima effektiv zu handhaben. Um das Problem der lokalen Minima anzugehen, werden in der Literatur häufig heuristische Methoden verwendet.
In dieser Forschung werden sowohl analytische als auch heuristische Methoden in Matlab implementiert. Diskrete Nichtlineare Programmierung (DNLP) wird als analytischer Ansatz und Diskrete Partikelschwarmoptimierung (DPSO) als heuristischer Ansatz verwendet.
Die Berücksichtigung des Lastwachstums und der Spitzenlastpegel ist ein weiterer entscheidender Faktor, der während des Planungsprozesses berücksichtigt werden muss.
