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 już dziś!
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do wszystkich treści portalu (365 dni) - 105,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
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.
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

Poradnik inżyniera elektryka. Komplet 3 tomów »

Poradnik inżyniera elektryka Poradnik jest przeznaczony przede wszystkim dla inżynierów elektryków. Mogą z niego korzystać również inżynierowie innych specjalności oraz studenci wydziałów elektrycznych i energetycznych wyższych szkół technicznych(...) czytam dalej »


Czy istnieje niezniszczalna oprawa LED?

Jaki jest najlepszy hermetyk na rynku »

Niezniszczalne oprawy LED Ebook
Oprawy, które łączą w sobie zalety źródeł światła LED z nowoczesnymi systemami optycznymi. Źródła LED o dużej wydajności świetlnej, wytwarzają oświetlenie o bezprecedensowej (...) zobacz więcej  » Dzięki wprowadzonym rozwiązaniom konstrukcyjnym oprawa charakteryzuje się szczelnością oprawy IP66. Podstawa i klosz wykonany z poliwęglanu zapewnia oprawie wysoki stopień odporności na uderzenia IK09.
(...)
czytam dalej »

System zarządzania energią EMS CX3 »

System zarządzania energią EMS CX3 składa się z urządzeń o niezwykle kompaktowej budowie modułowej, które w łatwy sposób można zainstalować zarówno w nowopowstających instalacjach jak i już istniejących, w jednym rzędzie rozdzielnicy elektrycznej z innymi aparatami (...) czytam dalej »


Konkurs z nagrodami dla elektryków! Zobacz które miejsce zdobędziesz »

Przewody elektryczne i kable spełniające normy CPR »

Konkurs dla elektryków - liga specjalistów Kable przeowdy lapp
Jesteś specjalistą z branży elektrycznej lub teletechnicznej?
Weź udział w pierszej edycji Ligi Specjalistów i poczuj emocje związane z rywalizacją w konkursie! Zaglądaj na stronę ligaspecjalistow.pl i odpowiadaj na pytania ze swojej branży.  
zobacz konkurs »
Nieposiadanie Deklaracji Własności Użytkowych na kabel lub przewód jako wyrób budowlany oznacza brak możliwości wprowadzenia go na rynek Unii Europejskiej jako wyrób budowlany, a w konsekwencji niemożliwość (...) czytam dalej »


Kable średniego i niskiego napięcia - wymagania standardów międzynarodowych»

Zobacz nowości na ELEKTROTECHNIKA 2019 »

PRzewody i kable standardy Ochrona przepięciowa systemów alarmowych
Szeroki asortyment przewodów i kabli produkowanych zgodnie z wymaganiami restrykcyjnych standardów międzynarodowych(...) czytam dalej » Targi ELEKTROTECHNIKA skierowane są do producentów i użytkowników sprzętu niskiego, średniego i wysokiego napięcia oraz systemów alarmowych i rozwiązań umożliwiających instalację przewodów elektrycznych w nowoczesnych budynkach. Równolegle odbędą się Targi ŚWIATŁO oraz Wystawa TELETECHNIKA..(...) czytam dalej »

Stacje ładowania pojazdów od Kolejowych Zakładów Łączności ?

UPS zasilacze Stacja umożliwia szybkie ładowanie prądem zmiennym o mocy do 22 kW (opcjonalnie 44 kW). Wyposażona jest w dwa gniazda osobno opomiarowane (...) czytam dalej »


Jak komunikować urządzenia w środowisku przemysłowym ??

Projektowanie skomplikowanych etykiet w terenie przy pomocy smartfona »

Switche zarządzalne Drukowanie etykiet ze smartfona
Switche niezarządzalne są to urządzenia, które mają za zadanie przekazywanie danych między urządzeniami w wymagającym środowisku przemysłowym. Ich zadaniem jest zapewnienie przede wszystkim stabilnej, jak również wydajnej komunikacji.(...) czytam dalej » Dzięki zainstalowaniu na dowolnym smartfonie naszej aplikacji Etykiety ekspresowe możesz projektować nawet najbardziej skomplikowane etykiety z kodami 1D, 2D i kodami kreskowymi czy etykiety seryjne korzystając (...) czytam dalej »

Nowe rozwiązania w dziedzinie zasilania gwarantowanego »

Jaką rozdzielnicę nn wybrać do projektu?

Zasilanie gwarantowane Co sie stało z kablami
Samochody elektryczne stają się coraz bardziej popularne. Jednak ich żywot jest uzależniony od stacji ładowania. Stacja ładowania to urządzenie elektryczne, które(...) czytam dalej » Wszelkie błędy popełnione na etapie projektowania, wykonawstwa i eksploatacji nawarstwiają się latami, stopniowo pro­wadząc do wydłużenia czasu poświęcanego na administrację systemu, zmniejszając pewność jego działania i tym samym (...) 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 »
1-2/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 1-2/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Projekt zasilania transformatorów elektromedycznych bloku operacyjnego szpitala
  • - Zasady wprowadzania do obrotu i stosowania urządzeń przeciwpożarowych
Zobacz szczegóły

Badanie oświetlenia

W 2017 roku krakowska firma DASL System wydała książkę pt. „Badanie oświetlenia” autorstwa Mateusza Filipka oraz Jarosława Cyryngera, specjalistów z zakresu oświetlenia elektrycznego....

Nożyczki dla elektryków

Skrzynka narzędziowa każdego elektryka powinna zawierać przyrządy do cięcia. Szczególnie polecamy uniwersalny model nożyczek firmy Knipex 95 05 10 SB.
Elastycznie i bezpiecznie

Elastycznie i bezpiecznie

Systematycznie rozbudowujące się systemy instalacji elektrycznych powodują, że szukamy nowych rozwiązań w zakresie bezpiecznego prowadzenia tras kablowych.
ZPAS ZPAS
ZPAS z siedzibą w Przygórzu to lider produkcji szaf i obudów teleinformatycznych, energetycznych i automatyki oraz kompleksowych rozwiązań...
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