Syöttöjohtojen ja -muuntajien sijoittaminen ja arviointisuunnittelu LV/MV-jakeluverkoissa

Jakelutransformatorien ja -johtojen sijoittaminen ja mitoitus

Jakeluverkon suunnittelun keskeiset ominaisuudet määräytyvät jakelutransformatorien sijoittamisesta ja mitoituksesta. Nämä transformatorit määräävät suoraan keskipotentiaalisilla (MV) ja alapotentiallisilla (LV) johtolinjoilla kulkevan matkan ja reitin. Siksi transformatorien sijainti ja arvo sekä MV- ja LV-johtojen pituus ja koko on määriteltävä koordinoidulla tavalla.

Tavoitteena on optimointiprosessin avulla vähentää investointikustannuksia transformatoreihin ja johtoihin, minimoida häviökustannukset ja maksimoida järjestelmän luotettavuus. Rajoitteina, kuten jänniteputos ja johtovirta, on pysyttävä standardiarvojen rajoissa.

Alapotentiallisen (LV) verkon suunnittelussa tärkeimmät tehtävät ovat jakelutransformatorien ja LV-johtojen sijoituksen ja arvon määrittäminen. Tavoitteena on vähentää näiden komponenttien investointeja ja linjahäviöitä.

Keskipotentiaalisen (MV) verkon suunnittelussa painopiste on jakelupiirien ja MV-johtojen sijainnin ja koon määrittämisessä. Tavoitteena on minimoida investointikustannukset, linjahäviöt ja luotettavuuden mittarit, kuten SAIDI (System Average Interruption Duration Index) ja SAIFI (System Average Interruption Frequency Index).

Suunnitteluprosessissa on noudatettava useita rajoitteita.

Solmujännite, joka on keskeinen rajoite, on pidettävä standardiarvojen rajoissa. Todellinen johtovirta on oltava pienempi kuin johtolinjan nominaalivirta. Jänniteprofiilin parantaminen, linjahäviöiden vähentäminen ja järjestelmän luotettavuuden parantaminen ovat ensisijaisia huolenaiheita erityisesti puolimaakunnissa ja maaseudulla.

Kapasitatorien asentaminen on toinen tapa, jolla voidaan huomattavasti nostaa jännitetasoa ja vähentää linjahäviöitä. Jänniteregulaattorit (VRs) ovat myös yleisiä elementtejä näiden ongelmien ratkaisemiseksi.

Luotettavuus on keskeinen huolenaihe jakeluverkon suunnittelussa. Pitkät jakelujohtolinjat lisäävät linjavian todennäköisyyttä, mikä vähentää järjestelmän luotettavuutta. Ristikkäisten yhteyksien (CC) asentaminen on tehokas keino lievittää tätä ongelmaa.

Hajautetut generaattorit (DG) voivat tuottaa aktiivista ja reaktiivista energiaa, mikä auttaa laskemaan luotettavuusindeksejä ja parantamaan jänniteprofiilia. Niiden korkeat investointikustannukset kuitenkin hillitsevät laajamittaista käyttöönottoa.

Sijoittamisen ja mitoituksen diskreetti ja epälineaarinen luonne aiheuttaa monia paikallisia minimeja. Tämä korostaa asianmukaista optimointimenetelmän valinnan tärkeyttä.

Optimointimenetelmät voidaan pääasiassa luokitella kahteen ryhmään:

• Analyyttisiin menetelmiin.

• Heuristiikkaan perustuviin menetelmiin.

Analyyttiset menetelmät ovat laskennallisesti tehokkaita, mutta ne kamppailevat paikallisten minimeiden kanssa. Paikallisten minimeiden ongelman ratkaisemiseksi heuristiikkamenetelmiä on laajasti käytetty kirjallisuudessa.

Tässä tutkimuksessa sekä analyyttisiä että heuristiikkamenetelmiä toteutetaan Matlabissa. Diskreetti epälineaarinen ohjelmointi (DNLP) toimii analyyttisena lähestymistapana, ja diskreetti partikkeliujo-optimoiminen (DPSO) heuristiikkana.

Latauksen kasvu ja huippulatasuotimet ovat muita olennaisia tekijöitä, jotka on otettava huomioon suunnitteluprosessissa.