Δίκτυα Διανομής Μέσης Τάσης: Δομή & Τρόποι Επέκτασης τους

Γραμματικάκης-Κονταργύρης, Ιωάννης; Grammatikakis-Kontargyris, Ioannis

dc.contributor.author	Γραμματικάκης-Κονταργύρης, Ιωάννης	el
dc.contributor.author	Grammatikakis-Kontargyris, Ioannis	en
dc.date.accessioned	2023-05-12T07:34:22Z
dc.date.available	2023-05-12T07:34:22Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/57679
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.25376
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Παραγωγή και Διαχείριση Ενέργειας”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/gr/	*
dc.subject	Μέση τάση	el
dc.subject	Δίκτυα διανομής	el
dc.subject	Βέλτιστη επέκταση δικτύου διανομής	el
dc.subject	Αλγόριθμος εξαντλητικής αναζήτησης	el
dc.subject	Σχεδιασμός δικτύων διανομής	el
dc.subject	Distribution networks	en
dc.subject	Optimal distribution network expansion	en
dc.subject	Exhaustive search algorithm	en
dc.subject	Medium voltage	en
dc.subject	Distribution networks modeling	en
dc.title	Δίκτυα Διανομής Μέσης Τάσης: Δομή & Τρόποι Επέκτασης τους	el
dc.title	Medium Voltage Distribution Networks: Structure and ways of expansion	en
heal.type	masterThesis
heal.generalDescription	Τα ηλεκτρικά δίκτυα αποτελούν σύνθετα οικοδομήματα, των οποίων η ορθή χρήση και λειτουργία είναι ζωτικής σημασίας στις σύγχρονες κοινωνίες. Η διασφάλιση της ποιότητας των υπηρεσιών του δικτύου (ποιότητα και αξιοπιστία προσφερόμενης ισχύος) είναι ένα όλο και δυσκολότερο καθήκον που έχει να αντιμετωπίσει ο διαχειριστής του. Συγκεκριμένα, τα δίκτυα του μέλλοντος οφείλουν να μπορούν να εξυπηρετήσουν απρόσκοπτα το συνεχώς αυξανόμενο φορτίο, σε όλες τις συνθήκες, και φυσικά να στηρίξουν την όλο και μεγαλύτερη ενσωμάτωση της διεσπαρμένης παραγωγής από ΑΠΕ όπως αυτή προκύπτει από τις ανάγκες μείωσης των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Στην παρούσα εργασία, αφού προσδιοριστούν τα συστατικά στοιχεία ενός σύγχρονου δικτύου ΜΤ και τα κριτήρια εκείνα που το καθιστούν αξιόπιστο, παρουσιάζονται οι τεχνικοί και οικονομικοί παράγοντες που διέπουν τη λειτουργία του. Υπό τους περιορισμούς που προκύπτουν από αυτούς, εξετάζονται τα διάφορα σενάρια επέκτασης του δικτύου, ώστε αυτό να μπορεί να εξυπηρετήσει την αυξανόμενη ζήτηση και παραγωγή, με το βέλτιστο τεχνικοοικονομικά τρόπο. Η βελτιστοποίηση της επέκτασης του δικτύου, πραγματοποιείται με αλγόριθμο εξαντλητικής αναζήτησης στο σύνολο του δειγματικού χώρου των λύσεων. Ο αλγόριθμος που υλοποιήθηκε αξιοποιείται για την εξέταση διαφόρων σεναρίων μεταβολής οικονομικών παραγόντων του προβλήματος. Πιο συγκεκριμένα εξετάστηκε η αύξηση στα κόστη κατασκευής και ενέργειας που εμπλέκονται στο πρόβλημα και προσδιορίστηκε η ευαισθησία της βέλτιστης λύσης ως προς τη μεταβολή των μεγεθών αυτών.	el
heal.classification	Electrical Engineering	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-02-13
heal.abstract	Τα ηλεκτρικά δίκτυα αποτελούν σύνθετα οικοδομήματα, των οποίων η ορθή χρήση και λειτουργία είναι ζωτικής σημασίας στις σύγχρονες κοινωνίες. Η διασφάλιση της ποιότητας των υπηρεσιών του δικτύου (ποιότητα και αξιοπιστία προσφερόμενης ισχύος) είναι ένα όλο και δυσκολότερο καθήκον που έχει να αντιμετωπίσει ο διαχειριστής του. Συγκεκριμένα, τα δίκτυα του μέλλοντος, οφείλουν να μπορούν να εξυπηρετήσουν απρόσκοπτα το συνεχώς αυξανόμενο φορτίο (ηλεκτροκίνηση, βιομηχανία κ.λπ.), σε όλες τις συνθήκες, και φυσικά να στηρίξουν την όλο και μεγαλύτερη ενσωμάτωση της διεσπαρμένης παραγωγής από ΑΠΕ, όπως αυτή προκύπτει από τις ανάγκες μείωσης των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Οι βέλτιστες πρακτικές επέκτασης του δικτύου πρέπει να ενσωματώνουν όλες αυτές τις παραμέτρους στη διαδικασία λήψης αποφάσεων. Στην παρούσα εργασία αναλύεται το πρόβλημα της επέκτασης δικτύου μέσης τάσης. Στην ουσία αναζητείται η βέλτιστη επέκταση του δικτύου, δηλαδή τα έργα εκείνα, που με την προσθήκη τους το δίκτυο θα εξασφαλίζει την απρόσκοπτη τροφοδότηση των καταναλωτών με ηλεκτρική ενέργεια και θα αποτελούν την πιο φθηνή λύση από όσες είναι τεχνικά εφικτές. Για τις ανάγκες τις εργασίας αναλύονται οι τεχνικές και οικονομικές παράμετροι του προβλήματος, συστηματοποιείται και περιγράφεται η μεθοδολογία προσέγγισης του προβλήματος και αναπτύσσεται σχετικός αλγόριθμος για την επίλυση του σε πρότυπο δίκτυο μέσης τάσης. Στο Κεφάλαιο 1 της εργασίας αναλύονται τα συστατικά στοιχεία των δικτύων και οι τρόποι μελέτης των φορτίων. Εν ολίγοις παρουσιάζονται οι τεχνικές παράμετροι του προβλήματος. Συγκεκριμένα, αρχικά δίνονται κάποιες γενικές πληροφορίες για το Ελληνικό ΣΗΕ (δομή, επίπεδα τάσεων, διασυνδέσεις κ.λπ.). Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά των γραμμών διανομής ηλεκτρικής ενέργειας του ελληνικού ΣΗΕ και τα τεχνικά όρια στα οποία αυτές υπόκεινται. Παρουσιάζονται οι τύποι μετασχηματιστών που χρησιμοποιούνται ως επί το πλείστον στα δίκτυα διανομής και μεταφοράς, τα χαρακτηριστικά τους και τα βασικά μεγέθη που τους περιγράφουν. Στην επόμενη ενότητα παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά των προστασιών από υπερτάσεις και υπερεντάσεις τόσο για τους μετασχηματιστές, όσο και για τις γραμμές. Ακολουθεί η ανάλυση της μελέτης φορτίων. Παρουσιάζονται οι τρόποι μελέτης των φορτίων από τον διαχειριστή μέσω των καμπυλών φορτίου και τα χαρακτηριστικά τους μεγέθη, ενώ περιγράφονται και οι παράγοντες που έχουν τη σημαντικότερη επίδραση στο συνολικό φορτίο. Τέλος παρουσιάζεται περιγραφικά ο τρόπος σκέψης πίσω από την επέκταση των δικτύων διανομής. Στο Κεφάλαιο 2 αναλύονται οι οικονομικές παράμετροι του προβλήματος. Συγκεκριμένα, περιγράφονται οι οικονομικές έννοιες που είναι χρήσιμες για την οικονομική αποτύπωση των ηλεκτρικών εγκαταστάσεων (κόστος χρήματος, καθαρά παρούσα αξία, υπολειπόμενη αξία κ.λπ.). Περιγράφονται οι μέθοδοι τιμολόγησης που χρησιμοποιούνται στην εργασία. Επίσης δίνεται η μεθοδολογία προσδιορισμού του κόστους απωλειών ενέργειας και ισχύος τόσο πάνω στις γραμμές, όσο και στους μετασχηματιστές, που είναι ένα από τα βασικά κόστη μιας τέτοιας μελέτης. Το Κεφάλαιο 3 αποτελεί το κύριο μέρος της εργασίας. Αρχικά δίνεται πρότυπο δίκτυο μέσης τάσης για την επίλυση της βέλτιστης επέκτασης του, υπό συγκεκριμένα δεδομένα οικονομικών παραγόντων και ανάπτυξης φορτίου. Η προαναφερθείσα μεθοδολογία εφαρμόζεται στο πρότυπο δίκτυο και περιγράφεται αναλυτικά ο υπολογισμός όλων των μεγεθών. Υπολογίζεται η ανάπτυξη φορτίου για όλα τα έτη της μελέτης (10), ενώ με χρήση των τεχνοοικονομικών περιορισμών των γραμμών διανομής περιορίζεται ο δειγματικός χώρος των πιθανών λύσεων της επέκτασης. Αφού προσδιοριστεί ο δειγματικός χώρος των λύσεων, δίνεται αναλυτικά η περιγραφή του υπολογισμού των μεγεθών (ροή φορτίου στις γραμμές, απώλειες, κόστος κατασκευής, κόστη απωλειών κ.λπ.). Παρουσιάζεται επίσης ο τρόπος προσδιορισμού της υπολειπόμενης αξίας των αποξηλωμένων υλικών για τις διάφορες μεθόδους τιμολόγησης αυτής (γραμμική απόσβεση και απόσβεση τοκοχρεωλυτικής δόσης). Στη συνέχεια παρουσιάζεται ο αλγόριθμος που δημιουργήθηκε για τις ανάγκες των σχετικών υπολογισμών πάνω στο πρότυπο δίκτυο και την εύρεση της βέλτιστης λύσης επέκτασης του. Ο αλγόριθμος διενεργεί εξαντλητική αναζήτηση στο δειγματικό χώρο των λύσεων και συγκρίνει το κόστος όλων των τεχνικά εφικτών λύσεων μέχρι να βρει τη φθηνότερη. Το κύριο μέρος της μελέτης αφορά την τροποποίηση των επιμέρους οικονομικών μεγεθών του προβλήματος (κόστος κατασκευής, κόστος απωλειών, επιτόκιο) και την καταγραφή της μεταβολής της βέλτιστης λύσης και του συνολικού κόστους αυτής σε κάθε περίπτωση. Τέλος στο Κεφάλαιο 4 παρουσιάζονται τα συμπεράσματα για την ευαισθησία της βέλτιστης λύσης ως προς κάθε οικονομική παράμετρο, και γενικότερα συμπεράσματα από τη μελέτη του προβλήματος. Αναφέρονται επίσης πλευρές για περαιτέρω έρευνα πάνω στο πρόβλημα, εμπλουτισμό της δοθείσας λύσης και τροποποίησης του αλγορίθμου για πιο αποτελεσματική αναζήτηση στο δειγματικό χώρο του προβλήματος.	el
heal.abstract	Electrical networks are complex structures, whose correct use and operation are of vital importance in modern day societies. Ensuring the quality of power system services (reliability and compliance with standards of the offered electric power) is an increasingly difficult task for the network operator to face. In particular, the networks of the future, must be able to seamlessly serve the ever-increasing demand of energy (electric cars, industry etc.), in all conditions, and of course support the increasing integration of scattered renewable energy production as it results from the need to reduce carbon dioxide emissions. Network expansion best practices must incorporate all of these parameters into the decision-making process. In this thesis, the problem of Medium Voltage network expansion is analyzed. In essence, the optimal expansion of the network is being sought, i.e. those projects, whose addition to the network will ensure the seamless supply of electricity to the consumers and will constitute the cheapest solution of those that are technically feasible. In order to achieve that, the technical and economic parameters of the problem are analyzed. The methodology of approaching the problem is systematized and described, and a relevant algorithm is developed to solve it in a standard Medium Voltage network. In Chapter 1 of the thesis, the components of the networks and the methods of studying the loads are analyzed. In short, the technical parameters of the problem are presented. Specifically, initially some general information about the Greek Power System is given (structure, voltage levels, interconnections etc.). Then the characteristics of the electricity distribution lines and the technical limits to which they are subject are presented. Also, the types of transformers mostly used in distribution and transmission networks, their characteristics and the basic quantities that describe them are presented. The next section, describes the characteristics of overvoltage and overcurrent protection for both transformers and lines. Following is the breakdown of load study. The ways of studying the loads by the operator through the load curves and their characteristic quantities are presented, while the factors that have the most significant effect on the total load are also described. Finally, the way of thinking behind the expansion of distribution networks is presented descriptively. Chapter 2 analyzes the economic parameters of the problem. In particular, the financial concepts that are useful for the description of electrical installations are presented (cost of money, net present value, residual value etc.) The pricing methods used in the thesis are described. The methodology for determining the cost of energy and power losses both on the lines and on the transformers, which consist some of the fundamental costs in such a study is also presented. Chapter 3 constitutes the main part of the thesis. Initially, a standard Medium Voltage Network is given in order to solve the problem of its optimal expansion, under specific data of economic factors and load development. The aforementioned methodology is applied to the standard network and the calculation of all quantities is described in detail. The load growth is calculated for all years of the study (10), while by using the techno-economic constraints of the distribution lines the sample space of the possible solutions of the extension is limited. After the sample space of the solutions is defined, the description of the calculation of the used quantities (load flow in the lines, losses construction costs, loss costs etc.) is given in detail. The calculation of residual value of the desiccated materials for the different pricing methods is presented. Then the algorithm created for the needs of the relevant calculations on the standard network and the finding of the optimal solution for its expansion is presented. The algorithm performs an exhaustive search in the sample space of the solution and compares the costs of all technically feasibly solutions until it finds the cheapest one. The main part of the study concerns the modification of the individual economic parameters of the problem (construction cost, cost of losses, interest rate) and the change this brings to the optimal solution and the total cost in each case. Finally, Chapter 4 presents the conclusions on the sensitivity of the optimal solution to each economic parameter, and more general conclusions from the study of the problem. Thoughts on the further research on the problem, the enrichment of the given solution and modification of algorithm for a more efficient search in the sample space of the problem are presented.	en
heal.advisorName	Τσεκούρας, Γεώργιος	el
heal.advisorName	Tsekouras, Georgios
heal.committeeMemberName	Τσεκούρας, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Κορρές, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Προυσαλίδης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Tsekouras, Georgios	en
heal.committeeMemberName	Korres, Georgios	en
heal.committeeMemberName	Prousalidis, Ioannis	en
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	120 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false