Υπολογισμός βέλτιστου πλήθους, θέσης και μεγέθους εγκάρσιων πυκνωτών για μείωση των απωλειών ισχύος σε ακτινικά δίκτυα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας

Abstract

Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η ελαχιστοποίηση των απωλειών ισχύος στα ακτινικά δίκτυα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας με τοποθέτηση εγκάρσιων πυκνωτών σε επιλεγμένους ζυγούς για να προκαλούν την απαραίτητη έγχυση αέργου ισχύος στο σύστημα. Με την τοποθέτηση εγκάρσιων πυκνωτών, δεν μειώνονται μόνο οι απώλειες, αλλά επίσης βελτιώνονται οι τάσεις στους ζυγούς του συστήματος. Στην παρούσα εργασία, υλοποιήθηκε αλγόριθμος σε περιβάλλον MATLAB για τον υπολογισμό του βέλτιστου πλήθους, των θέσεων και του μεγέθους εγκάρσιων πυκνωτών, για μείωση των απωλειών ισχύος σε ακτινικά δίκτυα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. Για την καλύτερη και πιο εύχρηστη εφαρμογή του προγράμματος από το χρήστη δημιουργήθηκε και γραφικό περιβάλλον (GUI). Με βάση τον αλγόριθμο μείωσης των απωλειών, αρχικά γίνεται ανάλυση ροών φορτίου με τη μέθοδο Newton-Raphson και έπειτα υπολογίζονται οι απώλειες του υπό μελέτη δικτύου και τα ρεύματα σε όλους τους κλάδους του. Στη συνέχεια, μέσω υπολογισμού της μείωσης των απωλειών ισχύος με την τοποθέτηση μεμονωμένων πυκνωτών, υπολογίζεται το βέλτιστο πλήθος και οι θέσεις τοποθέτησης των εγκάρσιων πυκνωτών. Τέλος, υπολογίζεται το βέλτιστο μέγεθος των πυκνωτών που θα τοποθετηθούν, στις θέσεις που έχουν υπολογιστεί, και η μείωση των απωλειών ισχύος που επιτεύχθηκε, μέσω της τοποθέτησης πολλαπλών πυκνωτών. Ο αλγόριθμος που υλοποιήθηκε εφαρμόστηκε σε ένα δίκτυο 4 ζυγών, ένα δίκτυο 15 ζυγών, δύο δίκτυα 10 ζυγών, και σε ένα δίκτυο 34 ζυγών. Τα αποτελέσματα των εφαρμογών της μεθόδου της εργασίας παρουσιάζονται και συγκρίνονται με διαθέσιμα αποτελέσματα άλλων μεθόδων βέλτιστης τοποθέτησης πυκνωτών στα ίδια δίκτυα.

The scope of this thesis is to maximize the power loss reduction in radial distribution networks. In order to achieve the minimization of power losses a solution is the allocation of shunt capacitors on selected buses to cause the necessary injected reactive power into the system. Shunt capacitors placement, not only reduces the power losses, but also improves the bus voltages of the system. In the present diploma thesis, an algorithm in MATLAB environment was implemented for calculating the optimal number, buses and capacitors size, for power loss reduction, in radial distribution networks. A graphical interface (GUI) was created in order to make the program user-friendly. Bases on the power loss reduction algorithm, a power flow analysis with Newton-Raphson method is calculated first and then line losses and line currents of the studied network are calculated. Then, a loss minimization with single capacitors is computed and the optimal number of capacitors as well as the locations (buses) of shunt capacitors are calculated. Finally, the optimal sizes of capacitors are calculated, based on loss minimization with multiple capacitors. The implemented algorithm was tested on a 4 buses network, a 15 buses network, two 10 buses network, and a 34 buses network. The application results using this method are presented and compared with available results of other methods for optimal capacitor placement for the same test systems.