Zastosowanie algorytmu genetycznego do optymalizacji elektroenergetycznych sieci SN w zakresie kwalifikacji linii napowietrznych do przebudowy na linie kablowe

Application of the genetic algorithm for the optimization of MV power grid in the field of overhead lines qualification to change to cable lines
Schemat analizowanej terenowej sieci SN (z uwzględnieniem pierwszych pięciu linii)
Schemat analizowanej terenowej sieci SN (z uwzględnieniem pierwszych pięciu linii)
Rys. S. Filipiak, W. Nita

Sieci rozdzielcze średniego napięcia (SN) budowane są jako napowietrzne i kablowe. Udział linii kablowych w infrastrukturze sieciowej Operatorów Systemu Dystrybucyjnego (OSD) w Polsce jest zdecydowanie niższy niż w wielu krajach europejskich. W kraju elektroenergetyczne linie napowietrzne średniego napięcia stanowią ok. 75% a linie kablowe 25%. W innych krajach europejskich jest to średnio odpowiednio 25% i 75%. Linie napowietrzne z racji swej budowy są bardziej awaryjne niż linie kablowe [10, 12].

Wadą sieci napowietrznych jest duża podatność na warunki atmosferyczne i klimatyczne. Do najczęstszych przyczyn uszkodzeń elektroenergetycznych linii napowietrznych SN należą [3, 7, 11]:

  • przepięcia atmosferyczne i łączeniowe,
  • drzewa i gałęzie opadające na linie,
  • działanie wiatru,
  • starzenie elementów konstrukcyjnych linii (wiązałki, izolatory),
  • działanie osób trzecich oraz zwierząt (bobry).

Zachodzące zmiany klimatyczne i związane z nimi coraz częściej występujące burze i nawałnice uszkadzają w znacznym stopniu elektroenergetyczne linie napowietrzne SN. Zmniejszenie skali i skutków takich zdarzeń losowych można uniknąć poprzez skablowanie linii średniego napięcia, które odpowiadają za ponad 80% przerw w dostawie energii do odbiorców końcowych.

Dotrzymanie założonych przez Urząd Regulacji Energetyki (URE) parametrów SAIDI i SAIFI będzie dla Spółek Dystrybucyjnych na najbliższe lata bardzo dużym wyzwaniem. Spółki dystrybucyjne (OSD) działające na terenie Polski obecnie są zobowiązane do realizacji zadań wynikających z taryfy jakościowej opracowanej przez Prezesa URE.

Ministerstwo Energii zapowiedziało realizację długoterminowego ogólnopolskiego planu kablowania sieci elektroenergetycznej. Zwiększenie udziału linii kablowych poprawi zdecydowanie odporność sieci elektroenergetycznej na działania destrukcyjne klęsk żywiołowych, burz i nawałnic [3, 13]. Priorytetem będzie kablowanie sieci SN na obszarach leśnych i zadrzewionych, tam gdzie są one najbardziej narażone na uszkodzenia spowodowane wichurami. Zakłada się, że do roku 2040 udział linii kablowych w sieciach średniego napięcia będzie wynosił 75%.

Czytaj też: Metody ograniczania prądów zwarciowych w sieciach SN - stan obecny i tendencje rozwojowe >>>

Według PTPiREE koszty inwestycyjne w skali kraju wyniosłyby ok. 32 mld zł, aby zwiększyć udział linii kablowych do standardów europejskich. Długość linii kablowych jest bardzo silnie skorelowana z czynnikami wpływającymi na poziom wskaźników SAIDI i SAIFI.

Wybór linii elektroenergetycznej SN i jej odcinków do skablowania odbywa się w spółkach dystrybucyjnych w sposób deterministyczny uwzględniający głównie historyczną awaryjność linii (SAIDI, SAIFI) oraz stopień zadrzewienia. Bardzo istotnym jest fakt, że powyższego wyboru należy dokonać w sposób bardzo wnikliwe przeanalizowany, uwzgledniający nie tylko poprawę SAIDI i SAIFI, ale również uwzgledniający optymalne wydatkowanie środków finansowych przy maksymalnym efekcie końcowym [9, 10].

 Rys. 1. Udział linii kablowych [7, 8]
Rys. 1. Udział linii kablowych [7, 8]

W niniejszym artykule przedstawiono propozycję metody (bazującej na zastosowaniu algorytmu genetycznego) rozwiązującej zadanie optymalnego wyboru w terenowych sieciach dystrybucyjnych SN (składających się w zdecydowanej większości z linii napowietrznych) tych odcinków linii, które będę zmodernizowane poprzez przebudowę z obecnych linii napowietrznych na linie kablowe. Dotychczas przy rozwiązywaniu takich zadań posługiwano się metodyką bazującą na doświadczeniu eksperckim działów planowania i rozwoju sieci.

Zaproponowana metodyka zdaniem Autorów może być przydatnym narzędziem wspomagającym planowanie i optymalny rozwój sieci dystrybucyjnych, gdyż pozwala na uwzględnienie dodatkowych kryteriów oraz pozwala na przeanalizowanie bardzo wielu różnych scenariuszy rozwoju sieci.

Ponadto zastosowanie algorytmu genetycznego jako metody sprawdzającej się w rozwiązywaniu złożonych problemów optymalizacji globalnej do rozwiązania powyższego problemu, jest uzasadnione ogromnym zbiorem elementów składowych sieci dystrybucyjnej, które należy przeanalizować przy określaniu zbioru wybranych do modernizacji fragmentów danej sieci dystrybucyjnej.

Literatura

  1. Abedini M., Moradi M.H. A combination of genetic algorithm and particle swarm optimization for optimal DG location and sizing in distribution systems. International Journal of Electrical Power & Energy Systems. Volume 34, Issue 1, January 2012, pp. 66–74.
  2. Abras W.: Wykłady z algorytmów ewolucyjnych. WNT Warszawa 2004.
  3. Chojnacki A.: Analiza niezawodności eksploatacyjnej elektroenergetycznych sieci Dystrybucyjnych, Monografie, studia, rozprawy, Kielce, 2013.
  4. Filipiak S., Strzelczyk F.: Aplikacja programowania ewolucyjnego do optymalizacji pracy miejskich sieci dystrybucyjnych SN w stanach awarii (część 2), elektro.info 2017 Tom: 155, Zeszyt: 6/2017, s.: 66-69.
  5. Guohua Fang, Wei Guo, Xianfeng Huang, Xinyi Si, Fei Yang, Qian Luo, Ke Yan: A New Multi-objective Optimization Algorithm: MOAFSA and its Application. Przegląd Elektrotechniczny, R. 88 Nr 9b/2012, s. 172-176.
  6. Helt P., Parol M., Piotrowski P.: Metody sztucznej inteligencji. Przykłady zastosowań w elektroenergetyce. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2012.
  7. Kornatka M.: Analiza eksploatacyjnej awaryjności krajowych sieci średniego napięcia. Instytut Elektroenergetyki, Politechnika Częstochowska.
  8. Machowski J., Kacejko P., Robak S., Miller P., Wancerz M.: Analizy systemu elektroenergetycznego w średniookresowym planowaniu rozwoju. Przegląd Elektrotechniczny, s. 234 - 243, Nr 6/2013.
  9. Marzecki J., Drab M.: Obciążenia i rozpływy mocy w sieci terenowej średniego napięcia-wybrane problemy. Przegląd Elektrotechniczny, R.91, pp. 192-195, luty, Nr 2, 2015.
  10. Moskwa S., Kozieł S., Siłuszyk M., Galias Z.: Ograniczenie oddziaływania skutków awarii w sieciach energetycznych na odbiorcę końcowego za pomocą sekcjonowania struktury sieciowej. ActaEnergetica, czerwiec 2017, s. 168 - 172.
  11. Parol M: Analiza wskaźników dotyczących przerw w dostarczaniu energii elektrycznej na poziomie sieci dystrybucyjnych. Przegląd Elektrotechniczny s. 122-126 Nr 8/2014.
  12. Rakowska A.: Artykuł: Linie kablowe czy linie napowietrzne – czynniki wpływające na wybór rodzaju linii wysokiego napięcia Elektro. Info 5/2017.
  13. Stępień J.: Charakterystyka planowanych prac eksploatacyjnych elektroenergetycznych sieci rozdzielczych i ich skutków. Przegląd Elektrotechniczny. Nr. 7/2008, s.: 162-165.

W artykule:

• Charakterystyka zastosowanej metodyki algorytmu genetycznego
• Rezultaty analiz obliczeniowych

streszczenie

W artykule przedstawiono zastosowanie algorytmu genetycznego do rozwiązania problemu optymalnego wyboru fragmentów linii średniego napięcia (SN) do modernizacji polegającej na przebudowie elektroenergetycznej linii napowietrznej (SN) na linie kablowe. Jako kryteria optymalizacji przyjęto minimalizację wskaźników SAIDI, SAIFI oraz maksymalizację wskaźnika modernizacji sieci. W optymalizacyjnych obliczeniach uwzględniono parametry techniczne i niezwodnościowe linii SN, warunki terenowe (zadrzewienie terenu), oraz uwzględniono ograniczenia odnoszące się do przyjętego poziomu nakładów inwestycyjnych. Głównym celem optymalizacji jest osiągnięcie większej niezawodności  sieci SN (zmniejszenie SAIDI i SAIFI) oraz zwiększenie liczby kablowych linii SN w wybranych lokalizacjach terenowych sieci dystrybucyjnych.



abstract

The article presents the use of the genetic algorithm to solve the problem of optimal selection of medium voltage line (MV) fragments for the modernization and change of overhead power lines (MV) on cable lines. As the optimization criteria, minimization of SAIDI and SAIFI indicators was used as well as the maximization of the network modernization ratio. The optimization calculations include technical and reliability parameters of the MV lines, terrain conditions (tree areas), and restrictions referring to the assumed level of expenditure. The main goal of optimization is to achieve greater reliability of MV grids (SAIDI and SAIFI reduction) and to increase the number of MV cable lines in selected locations of field distribution networks.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!


[sieci elektroenergetyczne, linie napowietrzne, sieci sn, sieci rozdzielcze sn, linie kablowe, metody sztucznej inteligencji, algorytm genetyczny, współczynnik SAIDI, współczynnik SAIFI]

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Pakiet: dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do wszystkich treści portalu (730 dni) - 185,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. ► ZAMÓW
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do wszystkich treści portalu (365 dni) - 105,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. ► ZAMÓW
Pakiet: półroczna prenumerata papierowa (5 numerów) + półroczny dostęp do wszystkich treści portalu (183 dni) - 75,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. ► ZAMÓW
Prenumerata elektroniczna (365 dni) - 79,00 zł
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Prenumerata elektroniczna (30 dni) - 15,00 zł
30 dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Prenumerata edukacyjna - roczna elektro.info - 75,00 zł
dla studentów: prenumerata + dostęp do treści portalu
Roczny dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Dwuletni dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie! - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś dwuletnią prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
30 dniowy dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Prenumerata elektroniczna (730 dni) - 138,00 zł
Dwuletni dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Regulamin korzystania z portalu elektro.info.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 12/2018

Wybrane dla Ciebie


Inżynier w lesie - zobacz video! »

Inżynier w lesie Materiały stworzone przez inżynierów dla inżynierów. Testy produktów od kluczowych dostawców (...) chcę zobaczyć »


Jednoobwodowy licznik energii - jaki wybrać?»

Zobacz co nowego poznamy na targach Energetab 2019 »

Licznik energii jaki wybrać Energetab 2019 logo
Zasilacze awaryjne trzeciej generacji z bardzo wysoką sprawnością 96% w trybie On-Line oraz ze znakomitym współczynnikiem mocy 1(...) czytam więcej » ENERGETAB – największe w Polsce targi nowoczesnych urządzeń, aparatury i technologii dla przemysłu energetycznego, to miejsce jednych z najważniejszych spotkań czołowych przedstawicieli branży elektrotechnicznej w Polsce.(...) czytam dalej »

 


Specjalne ramki do specjalnych wnętrz »

Kamery termowizyjne Perfekcyjne dopełnienie nowoczesnego wnętrza.
Prosta, ponadczasowa forma, jakość wykonania, niezawodny system, to tylko niektóre (...)
czytam dalej »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Jak zmniejszyć swój rachunek za energię »

automatyka przemysłowa zmniejsz rachunki za prąd
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Oszczędzaj na rachunkach za prąd w domu lub firmie. Wystarczy Po Prostu Energia (...) zobacz ile możesz oszczędzić »

 


Gdzie znajduje zastosowanie współczesna termowizja?

Kamery termowizyjne Zadbaj o bezpieczeństwo i uniknij awarii. Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można (...) czytam dalej »

 


Potrzebujesz pomocy w wyborze UPS-a? Sprawdź ten przewodnik »

Bezpanelowe pozyskiwanie energii słonecznej - jak to zrobić?

UPS zasilacze bezpanelowa energia słoneczna
Urządzenia elektroniczne, których używasz do codziennej komunikacji, rozrywki i zapewnienia rodzinie bezpieczeństwa, są narażone na uszkodzenia spowodowane nieoczekiwanymi przerwami w dostawach energii elektrycznej, (...) czytam więcej » Innowacje i technologia przeszły długą drogę. Rzeczywiście wkroczyliśmy w nową generację nowoczesnych udogodnień, które nie tylko sprawiają, że nasz styl życia jest bardziej luksusowy i komfortowy, ale... czytam dalej »

Szybki i łatwy sposób na budowę Twojego indywidualnego systemu wizyjnego»

zasilanie gwarantowane Badania przeprowadzone przez Computer Business Review wykazały, że od 2013 roku mamy do czynienia z dynamicznym wzrostem przenoszenia przez przedsiębiorców zasobów danych do tzw. chmury obliczeniowej (cloud computing). W związku z tym stale wzrastają wydatki przeznaczan ... czytam dalej »


Automatyka przemysłowa - zobacz najlepsze rozwiązania »

Kontenerowa stacja transformatorowa Minibox »

Czujniki i automatyka Rozdzielnice kontenerowe
Zarówno w sektorze energetyki tradycyjnej jak i odnawialnej, czujniki oraz automatyka muszą być odporne na oddziaływaniu warunków środowiskowych. Ekstremalne ... czytam więcej » Zasilane są najczęściej z sieci SN o napięciu znamionowym od 6 do 36 kV. Ze względu na budowę stacje mogą być wnętrzowe lub napowietrzne. Funkcją stacji transformatorowej SN/nn jest transformacja ... czytam dalej »

Jaką zastosować ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed przepięciami »

ochrona przed przepięciami Każdy ogranicznik przepięć ma pewną określoną zdolność do przenoszenia przez siebie pewnej energii udaru. Jeśli po zadziałaniu ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Osprzęt elektroinstalacyjny dla elektryka »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - jakie wybrać
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Zobacz jaki osprzęt wybrać i porównaj parametry... czytam dalej »


Transformatory oraz dławiki dostosowane do indywidualnych wymagań »

transformatory ei Mają zastosowanie w sieciach przesyłowych i rozdzielczych. Stosowane są do zasilania układów trakcyjnych w pojazdach szynowych, w instalacjach wykorzystujących napędy (...) czytam dalej »


Liczniki energii elektrycznej - poznaj nowe »

Switch zarządzalny – czy warto? Jaki wybrać?

Liczniki energii jakie wybrać Switche niezarządzalne
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Switch zarządzalny daje możliwość nie tylko stworzenia siecilokalnej, ale daje wiele innicf możliwości. Między innymi pozwala także dostosować porty, a więc i parametry sieci do... czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
7-8/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 7-8/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Obciążalność prądowa ciągła przewodów szynowych wielkoprądowych SN
  • - Instalacje elektryczne w osiedlowych budynkach wielorodzinnych
Zobacz szczegóły
Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Rynek systemów przemysłowych dynamicznie się rozwija, a standard Industrial Ethernet jest przyszłością systemów komunikacji. Wydajność standardu Fast Ethernet,...
Cantoni Motor S.A. Cantoni Motor S.A.
Grupa Cantoni została pionierem w produkcji silników elektrycznych już w XIX wieku i od tego czasu kontynuuje misję wdrażania...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl