jacek wasilewski politechnika warszawska instytut elektroenergetyki
DESCRIPTION
ZARZĄDZANIE ENERGIĄ I TELEINFORMATYKA, ZET 2013 Praktyczne aspekty statycznej estymacji stanu pracy elektroenergetycznych sieci dystrybucyjnych w warunkach krajowych. Jacek Wasilewski Politechnika Warszawska Instytut Elektroenergetyki. Nałęczów, 20-22 lutego 2013. Plan prezentacji:. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Jacek Wasilewski Politechnika Warszawska Instytut Elektroenergetyki](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022102809/5681412c550346895dad0f17/html5/thumbnails/1.jpg)
ZARZĄDZANIE ENERGIĄ I TELEINFORMATYKA, ZET 2013
Praktyczne aspekty statycznej estymacji stanu pracy elektroenergetycznych sieci dystrybucyjnych w warunkach krajowych
Jacek Wasilewski
Politechnika WarszawskaInstytut Elektroenergetyki
Nałęczów, 20-22 lutego 2013
![Page 2: Jacek Wasilewski Politechnika Warszawska Instytut Elektroenergetyki](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022102809/5681412c550346895dad0f17/html5/thumbnails/2.jpg)
Plan prezentacji:1. Pojęcie systemu dystrybucyjnego2. Sformułowanie problemu3. Algorytm wykonania postawionego zadania4. Charakterystyka poszczególnych elementów
zadania5. Analiza błędów szacowania obciążeń6. Obliczenia estymacji stanu sieci7. Podsumowanie
![Page 3: Jacek Wasilewski Politechnika Warszawska Instytut Elektroenergetyki](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022102809/5681412c550346895dad0f17/html5/thumbnails/3.jpg)
Pojęcie systemu dystrybucyjnegoStruktura systemu dystrybucyjnego zawiera dwie podstruktury odróżniające się ze względu na funkcję, tj. podsystem sterowania (sterowanie dyspozytorskie i działanie automatyki elektroenergetycznej) oraz obiekt sterowania (sieć elektroenergetyczna, jako zbiór powiązanych ze sobą obiektów elektroenergetycznych) .
SterowanieObiekt (sieć rozdzielcza)
Wejście 1 Wejście 2
Wyjście
Stan sieciFunkcja jakości sterowania
![Page 4: Jacek Wasilewski Politechnika Warszawska Instytut Elektroenergetyki](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022102809/5681412c550346895dad0f17/html5/thumbnails/4.jpg)
Sformułowanie problemu
Pytanie:
Jakie są aktualne i przyszłe możliwości estymacji (statycznej) stanu pracy sieci rozdzielczych SN i nn?
ElGrid™ - system wspomagania zarządzania pracą i rozwojem elektroenergetycznych sieci dystrybucyjnych
+Instytut Elektroenergetyki PW
![Page 5: Jacek Wasilewski Politechnika Warszawska Instytut Elektroenergetyki](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022102809/5681412c550346895dad0f17/html5/thumbnails/5.jpg)
Algorytm wykonania postawionego zadania
Przygotowanie danych wejściowych
START
Model sieci w GIS
Dane pomiarowe
+ dane billingowe
Wyznaczenie obciążeń
odbiorców energii
Estymacja stanu sieci dystrybucyjnej
Błędy pomiarowe
+ błędy szacowania
STOP
Przyjęto założenie, że obliczenia estymacji dotyczą obciążeń szczytowych w okresie letnim i zimowym w dniu roboczym.
![Page 6: Jacek Wasilewski Politechnika Warszawska Instytut Elektroenergetyki](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022102809/5681412c550346895dad0f17/html5/thumbnails/6.jpg)
Obiekt badańSieć dystrybucyjna SN i nn:
• dwa transformatory w stacji GPZ:
- transformator trójuzwojeniowy 40/20/20 MVA; 115/15,75/6,6 kV
- transformator dwuuzwojeniowy 16 MVA; 115/15,75 kV
• liczba stacji SN/nn: 124
• długość linii SN: 171,5 km
• długość linii nn: 524,3 km
• liczba odbiorców: 10432
Graf reprezentujący rozpatrywaną sieć składa się z:
• 40326 węzłów
• 15776 łuków reprezentujących segmenty linii
• 18501 łuków reprezentujących połączenie linii
• 128 łuków reprezentujących transformatory
• 5921 łuków reprezentujących łączniki
0% 20% 40% 60% 80% 100%
linie nn
linie SN
napowietrzne kablowe
SN
nn
![Page 7: Jacek Wasilewski Politechnika Warszawska Instytut Elektroenergetyki](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022102809/5681412c550346895dad0f17/html5/thumbnails/7.jpg)
Przygotowanie danych wejściowych• Wykorzystanie modelu CIM
(uproszczono do obliczeń)
• Importowanie istniejącego odwzorowania sieci
• Korekcja danych zawierająca określenie stanów łączników na postawie danych ze SCADA,
• Walidacja danych
![Page 8: Jacek Wasilewski Politechnika Warszawska Instytut Elektroenergetyki](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022102809/5681412c550346895dad0f17/html5/thumbnails/8.jpg)
Wyznaczenie obciążeń odbiorców
gdzie:
wj,k – waga węzła w k-tym poddrzewie, dla którego szacuje się moc szczytową,
Vk – zbiór wierzchołków k-tego poddrzewa,
VPk – zbiór wierzchołków k-tego poddrzewa, dla którego dostępne są pomiary mocy szczytowej,
Pm,j,k – pomiar mocy szczytowej w j-tym wierzchołku k-tego poddrzewa należącego do zbioru VPk; moc generowaną oznacza się z minusem, moc odbieraną – z plusem;
– współczynnik jednoczesności od poziomu złącza do stacji GPZ,
– współczynnik strat mocy od poziomu złącza do stacji GPZ
1
2
34
6
7
5
8 9
10
15
13
14
11
17
16
18
19 20
Pomiar mocy gałęziowej
Pomiar mocy węzłowej
Moc węzłowa nieznana (szacowana)
=
34
5
7
6
8 9
11
17
16
18
19 20
1
12
1
10
15
13
14
11
1612
+ +
k
kk
VPvki
VPVvkj
kjkj
P
w
wP
,,m
\,
,,,szac
![Page 9: Jacek Wasilewski Politechnika Warszawska Instytut Elektroenergetyki](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022102809/5681412c550346895dad0f17/html5/thumbnails/9.jpg)
Wyznaczenie obciążeń odbiorcówOznaczenie Opis
WO-0.1 Brak pomiarów w stacji GPZ; dostępna informacja o mocach umownych poszczególnych odbiorców
WO-0.3 Brak pomiarów w stacji GPZ; dostępna informacja o maksymalnym godzinowym zapotrzebowaniu na energię odbiorców, wynikające z grafików lub profili zapotrzebowania
WO-1.0 Dostępne pomiary w stacji GPZ; dostępna informacja ilu odbiorców jest podłączonych do danego węzła (na podstawie odwzorowania sieci); wagą jest napięcie znamionowe węzła
WO-1.1 Dostępne pomiary w stacji GPZ; dostępna informacja o mocach umownych poszczególnych odbiorców (traktowane jako waga)
WO-1.2 Dostępne pomiary w stacji GPZ; dostępna informacja o średnim dobowym zużyciu energii za zadany okres estymacji (traktowane jako waga)
WO-1.3 Dostępne pomiary w stacji GPZ; dostępna informacja o maksymalnym godzinowym zapotrzebowaniu na energię odbiorców, wynikające z grafików lub profili zapotrzebowania (traktowane jako waga)
![Page 10: Jacek Wasilewski Politechnika Warszawska Instytut Elektroenergetyki](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022102809/5681412c550346895dad0f17/html5/thumbnails/10.jpg)
Model matematyczny zadania estymacji stanu
gdzie:
zT = [z1, z2, …, zM] jest M-wymiarowym wektorem obserwacji,
xT = [x1, x2, …, xO] jest O-wymiarowym wektorem stanu rozpatrywanego systemu,
hT(x) = [h1(x), h2(x), …, hM(x)] jest M-wymiarowym wektorem wartości funkcji nieliniowych oraz
eT = [e1, e2, …, eM] jest wektorem błędów obserwacji.
exhz
)(
),...,,(
),...,,(
),...,,(
2
1
21
212
211
2
1
MOM
O
O
M e
e
e
xxxh
xxxh
xxxh
z
z
z
![Page 11: Jacek Wasilewski Politechnika Warszawska Instytut Elektroenergetyki](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022102809/5681412c550346895dad0f17/html5/thumbnails/11.jpg)
Analiza błędów szacowania obciążeń• U części odbiorców dysponowano 250
pomiarami mocy szczytowej 15-min wyznaczonymi dla rozważanego okresu estymacji (od grudnia 2010 do lutego 2011).
• Klasyfikacja odbiorców do grup na podstawie taryf oraz przypisanych im profili
• Wyznaczenie obciążeń za pomocą przedstawionych sposobów (tablica)
• Wyznaczenie procentowych błędów szacowania obciążeń
• Wyznaczenie statystyk z próby, badanie zgodności średniej z wartością 0
• Estymacja parametrów rozkładu i badanie zgodności rozkładu empirycznego z rozkładem teoretycznym
11 1),(B
1)(
xxxf
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10
0.5
1
1.5
2
2.5
Znormalizowany błąd względny [-]
Gęs
tość
pra
wdo
podo
bień
stw
a
Rozkład Beta:
![Page 12: Jacek Wasilewski Politechnika Warszawska Instytut Elektroenergetyki](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022102809/5681412c550346895dad0f17/html5/thumbnails/12.jpg)
Obliczenia estymacji stanuDostępne były pomiary następujących wielkości:
• moduł napięcia w węźle zasilającym sieć 110 kV,
• przepływ mocy czynnej przez transformatory 110 kV/SN zasilające sieć rozdzielczą,
• przepływ mocy biernej przez transformatory 110 kV/SN zasilające sieć rozdzielczą.
Wartości mocy czynnych odbieranych w węzłach odbiorczych wyznaczono każdorazowo za pomocą przedstawionych metod.
Wyrazy macierzy wagowej przyjęto na podstawie oszacowania wariancji błędów poszczególnych obserwacji.
Uzyskano znaczące zmniejszenie błędu szacowania obciążeń tylko dla sposobów WO-1.1 i WO-1.3
![Page 13: Jacek Wasilewski Politechnika Warszawska Instytut Elektroenergetyki](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022102809/5681412c550346895dad0f17/html5/thumbnails/13.jpg)
Podsumowanie Przy aktualnie dostępnym zbiorze obserwacji -
duże błędy szacowania obciążeń – brak zaufania do wyników obliczeń w sieci nn
Konieczne obliczenia estymacji stanu sieci rozdzielczych – poprawa wyników
Poszukiwanie sposobów niebciążonego szacowania obciążeń
Oczekiwanie na AMI – w kierunku „smart grid”
![Page 14: Jacek Wasilewski Politechnika Warszawska Instytut Elektroenergetyki](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022102809/5681412c550346895dad0f17/html5/thumbnails/14.jpg)
Dziękuję za uwagę