Βέλτιστη προληπτική λειτουργία μικροδικτύου για την ενίσχυση της ανθεκτικότητάς του έναντι πλημμυρών

Κοσμά, Στέφανος; Kosma, Stefanos

dc.contributor.author	Κοσμά, Στέφανος	el
dc.contributor.author	Kosma, Stefanos	en
dc.date.accessioned	2018-07-23T08:42:04Z
dc.date.available	2018-07-23T08:42:04Z
dc.date.issued	2018-07-23
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/47376
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15570
dc.rights	Default License
dc.subject	Πλημμύρες	el
dc.subject	Ανθεκτικότητα	el
dc.subject	Μικροδίκτυο	el
dc.subject	Νησίδες	el
dc.subject	Ελαχιστοποίηση	el
dc.subject	Floods	en
dc.subject	Resilience	el
dc.subject	Microgrid	el
dc.subject	Optimization	el
dc.subject	Islanding	el
dc.title	Βέλτιστη προληπτική λειτουργία μικροδικτύου για την ενίσχυση της ανθεκτικότητάς του έναντι πλημμυρών	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ενέργεια	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-07-11
heal.abstract	Οι φυσικές καταστροφές αποτελούν μία από τις μεγαλύτερες απειλές των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Είναι ικανές να προκαλέσουν σημαντικές βλάβες στο σύστημα, με πιθανότητα διακοπής της λειτουργίας του για μεγάλο χρονικό διάστημα, με σημαντικές επιπτώσεις τόσο σε οικονομικό όσο και σε κοινωνικό επίπεδο. Ως φυσικές καταστροφές χαρακτηρίζονται τα γεωλογικά και μετεωρολογικά φαινόμενα, όπως τα ακραία καιρικά γεγονότα, οι πλημμύρες, οι σεισμοί και οι πυρκαγιές. Ως εκ τούτου, απαιτείται η ενίσχυση της ανθεκτικότητας του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας ώστε να αντιμετωπίζει γεγονότα μικρής πιθανότητας, αλλά με μεγάλο αντίκτυπο (high-impact low-probability events), να ανακάμπτει ταχέως μετά την εμφάνιση τέτοιων γεγονότων, καθώς και να προσαρμόζει την λειτουργία του και τη δομή του, ώστε να αντιμετωπίσει και να μετριάσει τις επιπτώσεις παρόμοιων γεγονότων στο μέλλον. Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως στόχο την ενίσχυση της ανθεκτικότητας ενός μικροδικτύου έναντι πλημμύρας, εφαρμόζοντας προληπτικά μέτρα, με στόχο την ελαχιστοποίηση της αποκοπής φορτίου υπό τους οικονομικότερους όρους. Τα προληπτικά μέτρα εφαρμόζονται πριν από την εκδήλωση της πλημμύρας και στοχεύουν στην ενίσχυση της ανθεκτικότητας του μικροδικτύου εντός του επόμενου εικοσιτετράωρου. Η προτεινόμενη μέθοδος εφαρμόστηκε στο πρότυπο δίκτυο 33 ζυγών της IEEE, προκειμένου να εκτιμηθεί η αποδοτικότητα της. Αρχικά πραγματοποιήθηκε η μαθηματική μοντελοποίηση της βέλτιστης λειτουργίας του μικροδικτύου με στόχο την ενίσχυση της ανθεκτικότητας του. Η επίλυση της βελτιστοποίησης πραγματοποιήθηκε με την βοήθεια του πακέτου YALMIP, όπου αποτελεί μία εργαλειοθήκη μοντελοποίησης και βελτιστοποίησης και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε περιβάλλον MATLAB. Ως προληπτικά μέτρα εξετάστηκαν η ελεγχόμενη δημιουργία νησίδων εντός του μικροδικτύου, θέτοντας εκτός λειτουργίας τις κρίσιμες γραμμές και κατανέμοντας κατάλληλα την παραγωγή των ελεγχόμενων μονάδων και συνεισφορά της αλλαγής τοπολογίας. Ως κρίσιμες γραμμές χαρακτηρίζονται οι γραμμές με πιθανότητα κατάρρευσης άνω ενός προκαθορισμένου ορίου. Οι πιθανότητες κατάρρευσης των γραμμών λαμβάνονται από τις καμπύλες ευθραυστότητας. Τα προληπτικά μέτρα πρέπει να εφαρμόζονται πριν την εκδήλωση της πλημμύρας, και επομένως απαιτείται η ταχύτατη επίλυση του προβλήματος. Για το λόγο αυτό, γραμμικοποίούνται οι μη γραμμικοί περιορισμοί του προβλήματος, ώστε να μειωθεί η πολυπλοκότητα και ο χρόνος επίλυσης του. Στη συνέχεια, η αποδοτικότητα της μεθόδου εξετάστηκε με την χρήση της μεθόδου Monte Carlo. Τα αποτελέσματα αποδεικνύουν την συνεισφορά της προτεινόμενης μεθόδου στην ενίσχυση της ανθεκτικότητας του μικροδικτύου έναντι των πλημμυρών. Επίσης, πραγματοποιείται ανάλυση για την επιλογή της κατάλληλης γραμμικής προσέγγισης με κριτήρια το χρόνο και την ακρίβεια επίλυσης του προβλήματος.	el
heal.abstract	Natural disasters are one of the biggest threats to power systems. They are capable of causing significant damage to the system, with the possibility of shutdown for a long time, with significant economic and social impacts. Natural disasters are geological and meteorological phenomena such as extreme weather events, floods, earthquakes and wildfires. Therefore, it is necessary to enhance the resilience of the electricity system to deal with high-impact low- probability events, to recover quickly after the occurrence of such events, and to adapt its function and structure to deal and mitigate the effects of similar events in the future. This diploma thesis aims at enhancing the resilience of a microgrid in the case of an upcoming flood by implementing proactive measures with main purpose the minimization of load shedding by considering the most economical way. Proactive measures are implemented before the appearance of the flood and they manage to enhance the resilience of the microgrid within the next 24 hours. The proposed method took place on the standard IEEE 33-bus test system, in order to evaluate its efficiency. The first part is the mathematical modeling of the optimal operation of the microgrid, which aims at enhancing its resilience. The resolution carried out with the help of YALMIP, where it is a modeling and optimization toolbox and can be used in a MATLAB environment. Controlled islanding is examined as a measure by disabling some of the vulnerable lines of the microgrid and distributing efficiently the production of the controlled units and the configuration of the topology. Elements are defined as vulnerable if their probability of failure surpasses a predetermined vulnerability threshold. Probabilities of failure are taken from the fragility curves. Proactive measures must be implemented before the flood arrives, so a quick resolution of the problem is required. As a result, linearization methods are applied to the nonlinear constraints to reduce the complexity and run time of the resolution. Consequently, the efficiency of the method has examined by applying the Monte Carlo method. Results indicate the contribution of the proposed method in the enhancement of the resilience of the microgrid. In addition, a study is being made to select the appropriate linear approach, taking in consideration the run time and the accuracy of the resolution of the problem.	en
heal.advisorName	Χατζηαργυρίου, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Γεωργιλάκης, Παύλος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	110 σ.
heal.fullTextAvailability	true