Pianificazione della disposizione e della valutazione di linee e trasformatori per reti di distribuzione a bassa e media tensione

Allocazione e Dimensionamento dei Trasformatori di Distribuzione e dei Conduttori

La pianificazione della rete di distribuzione è in gran parte caratterizzata dall'allocazione e dal dimensionamento dei trasformatori di distribuzione. La posizione di questi trasformatori dettano direttamente la lunghezza e il percorso dei conduttori a media tensione (MT) e a bassa tensione (BT). Pertanto, la posizione e la potenza nominale dei trasformatori, insieme alla lunghezza e alla sezione dei conduttori MT e BT, devono essere determinati in modo coordinato.

Per raggiungere questo obiettivo, è essenziale un processo di ottimizzazione. Questo mira non solo a ridurre i costi di investimento per i trasformatori e i conduttori, ma anche a minimizzare i costi di perdita e massimizzare l'affidabilità del sistema. Vincoli come il calo di tensione e la corrente nei conduttori devono essere mantenuti entro i loro range standard.

Per la pianificazione della rete a bassa tensione (BT), le attività chiave sono la determinazione della collocazione e della potenza nominale dei trasformatori di distribuzione e dei conduttori BT. Questo viene fatto per ridurre sia l'investimento in questi componenti che le perdite di linea.

Per quanto riguarda la pianificazione della rete a media tensione (MT), essa si concentra sulla definizione della posizione e del dimensionamento delle sottostazioni di distribuzione e dei conduttori MT. L'obiettivo qui è minimizzare i costi di investimento, oltre alle perdite di linea e agli indicatori di affidabilità come SAIDI (Indice Medio della Durata dell'Interruzione del Sistema) e SAIFI (Indice Medio della Frequenza dell'Interruzione del Sistema).

Durante il processo di pianificazione, devono essere rispettati diversi vincoli.

La tensione ai bus, come vincolo chiave, deve essere mantenuta entro un range standard. La corrente effettiva nel conduttore deve essere inferiore alla corrente nominale del conduttore. Migliorare il profilo di tensione, ridurre le perdite di linea e migliorare l'affidabilità del sistema sono preoccupazioni principali nella pianificazione della rete di distribuzione, specialmente nelle aree semi-urbane e rurali.

L'installazione di condensatori è un altro modo per aumentare notevolmente il livello di tensione e ridurre le perdite di linea. I Regolatori di Tensione (RT) sono anche elementi comuni per affrontare questi problemi.

L'affidabilità è una preoccupazione chiave nella pianificazione della rete di distribuzione. Le linee di distribuzione a lunga portata aumentano la probabilità di guasti, riducendo così l'affidabilità del sistema. L'installazione di connessioni incrociate (CC) è una misura efficace per mitigare questo problema.

I generatori distribuiti (GD) possono iniettare potenza attiva e reattiva, il che aiuta a ridurre gli indici di affidabilità e migliorare il profilo di tensione. Tuttavia, i loro elevati costi di investimento scoraggiano gli ingegneri elettrici dall'adozione diffusa.

Data la natura discreta e non lineare del problema di allocazione e dimensionamento, la funzione obiettivo risultante presenta più minimi locali. Ciò evidenzia l'importanza della scelta di un metodo di ottimizzazione appropriato.

I metodi di ottimizzazione sono principalmente classificati in due gruppi:

• Metodi basati su analisi.

• Metodi basati su euristica.

I metodi analitici sono efficienti dal punto di vista computazionale, ma faticano a gestire efficacemente i minimi locali. Per affrontare il problema dei minimi locali, i metodi euristici sono stati ampiamente utilizzati nella letteratura.

In questa ricerca, saranno implementati sia i metodi analitici che quelli euristici in Matlab. La Programmazione Non Lineare Discreta (DNLP) sarà utilizzata come approccio analitico, mentre l'Ottimizzazione del Branco di Particelle Discreto (DPSO) come approccio euristico.

Tenere conto della crescita del carico e dei livelli di carico di punta è un altro fattore cruciale che deve essere considerato durante il processo di pianificazione.