Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Zastosowanie algorytmów ewolucyjnych do wielokryterialnej optymalizacji rozwoju sieci dystrybucyjnej SN

Application of evolutionary algorithms to multi-criteria optimization of development of the SN distribution network
Odszukany zbiór rozwiązań Pareto-optymalnych dla dwóch kryteriów (poziom nakładów, niezawodność sieci): a) po 50 iteracjach, b) po 120 iteracja
Odszukany zbiór rozwiązań Pareto-optymalnych dla dwóch kryteriów (poziom nakładów, niezawodność sieci): a) po 50 iteracjach, b) po 120 iteracja
Rys. archiwa autorów (S. Filipiak, W. Nita)

Część sieci dystrybucyjnych wymaga modernizacji poprzez np. zastosowywanie nowoczesnej aparatury łączeniowej, zastosowanie telemechaniki, lokalizatorów zwarć, a także przebudowę części linii napowietrznych SN na linie kablowe. Długoterminowe prognozy energetyczne przewidują w najbliższej przyszłości znaczny wzrost zużycia energii elektrycznej, ale wskazują również na duże możliwości jej oszczędzania. Wiele dokumentów i uregulowań na poziomie światowym, unijnym i krajowym mówi o konieczności zmniejszania strat energii i zwiększenia efektywności jej wytwarzania, przesyłu i dystrybucji.

W artykule:

• Metodyka obliczeń
• Analizy obliczeniowe
• Zastosowanie algorytmów ewolucyjnych w optymalizacji wielokryterialnej

Głównym rozwiązywanym w artykule problemem jest odszukanie w przyjętej do analizy trenowej sieci dystrybucyjnej SN odcinków linii napowietrznych, które będą przebudowane na linie kablowe. W celu wyznaczenia optymalnych zestawów odcinków linii do przebudowy na linie kablowe zastosowano model optymalizacyjny z czterema kryteriami obejmującymi: minimalizację wskaźników SAIFI oraz SAIDI oraz minimalizację strat technicznych przy optymalnym poziomie nakładów inwestycyjnych (poziom ten obliczano jako procent linii wybranych do skablowania).

Wyniki obliczeń strat energii elektrycznej oraz ich dokładność zależą głównie od rodzaju i jakości dostępnych danych wejściowych, które w przypadku sieci rozdzielczych są zróżnicowane formalnie oraz charakteryzują się różnym stopniem dostępności i wiarygodności. W obliczeniach strat energii elektrycznej w sieciach elektroenergetycznych przedsiębiorstw dystrybucyjnych dogodne jest przyjęcie podziału strat energii na następujące kategorie: straty bilansowe, straty techniczne, straty handlowe [1, 2].

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

Straty bilansowe są to straty obliczane jako różnica między energią wprowadzoną do sieci a energią zaewidencjonowaną jako sprzedana odbiorcom oraz sąsiednim przedsiębiorstwom dystrybucyjnym:

(1)

gdzie:

∆Eb – straty bilansowe energii elektrycznej,

Ew – energia elektryczna wprowadzona do sieci,

Eo – energia elektryczna sprzedana odbiorcom, 

Ep – energia elektryczna przekazana do sąsiednich przedsiębiorstw dystrybucyjnych.

Straty bilansowe zawierają w sobie rzeczywiste straty techniczne energii elektrycznej oraz wszelkie uchybienia w rozliczeniach energii elektrycznej, zarówno z odbiorcami, jak i pomiędzy sieciami różnych jednostek organizacyjnych, nazywane stratami handlowymi.

(2)


gdzie:

∆Et – straty techniczne energii elektrycznej,

∆Eh – straty handlowe energii elektrycznej.

Straty bilansowe są też nazywane stratami wykazanymi, ponieważ właśnie one wykazywane są w sprawozdawczości. Straty techniczne są to fizyczne straty energii elektrycznej powstające w elementach sieci elektroenergetycznej i związane są z procesem przesyłu i rozdziału energii elektrycznej. Straty handlowe stanowią różnicę pomiędzy stratami energii elektrycznej wynikającymi z bilansu energii elektrycznej dostarczonej i oddanej z sieci a obliczonymi stratami technicznymi. Straty handlowe są zatem sumą uchybień w pomiarach i rozliczeniach energii elektrycznej. Straty handlowe dzieli się na: straty systematyczne, ewidencyjne oraz taryfikacyjne [2, 3]. Istotną pozycję w bilansach wszystkich przedsiębiorstw dystrybucyjnych stanowią straty energii elektrycznej – w praktyce osiągają one wartość kilkunastu procent. Ze względu na swoją wielkość stanowią one poważny problem ekonomiczny i eksploatacyjny dla przedsiębiorstw dystrybucyjnych [3, 4].

Spośród szerokiego katalogu rozwiązań inteligentnych sieci na obecnym etapie rozwoju bardzo istotne są te technologie, które przyczyniają się do poprawy niezawodności dostaw energii. Poza tym mają pomoc w przygotowaniu operatorów do budowy platformy inteligentnej sieci, spełniającej wymagania regulacyjne, zwiększającej efektywność energetyczną oraz unowocześniającej infrastrukturę sieciową [4, 5].

Sieci średniego napięcia są bardzo zróżnicowane (liczba stacji transformatorowych SN/nn, długość linii, przekrój przewodów, udział linii kablowych itd.). Przy realizacji zadań związanych ze „skablowaniem” sieci napowietrznych średniego napięcia i zwiększenia przekroju przyczyni się do zmniejszenie strat technicznych energii elektrycznej. W dalszej części przedstawiono zastosowanie algorytmów ewolucyjnych do optymalizacji planowania przebudowy sieci przy uwzględnieniu przyjętych kryteriów.

Metodyka obliczeń

Do rozwiązywania problemów rozwoju układów sieciowych stosuje się metodykę polegającą na traktowaniu tych problemów jako zadań linearyzowanych całkowitoliczbowych i nieliniowych. Nie zawsze jest możliwe wykorzystanie klasycznych metod optymalizacji. Problemami są rozmiary zadań wynikające z bardzo dużej liczby elementów składowych sieci oraz złożony opis matematyczny. Klasyczne metody optymalizacji, jak na przykład metoda gradientowa, tworzą nowe punkty (kolejne rozwiązania) do dalszych poszukiwań wyłącznie na bazie rozwiązań bieżących, co znacznie ogranicza obszar poszukiwań i może prowadzić do lokalnych optimów.

W celu wyznaczenia rozwiązań niezdominowanych w zbiorze rozwiązań dopuszczalnych należy stosować metody wykorzystujące techniki Pareto. Do takich metod zalicza się m.in.: adaptacyjną metodę sum ważonych, symulowane wyżarzanie wykorzystywane do optymalizacji wielokryterialnej oraz algorytmy genetyczne i algorytmy hybrydowe [6]. Do modyfikacji algorytmów ewolucyjnych umożliwiających rozwiązywanie zadań wielokryterialnych zalicza się m.in. stosowanie metod reprodukcji opartych na dominacji (rożne strategie selekcji) oraz stosowanie podejścia koewolucyjnego. Przy ewolucyjnych metodach optymalizacji wszystkie kryteria traktowane są równorzędnie i często otrzymuje się duży zbiór rozwiązań, można wówczas redukować liczbę rozwiązań w zbiorze Pareto poprzez wprowadzenie przedziałów nierozróżnialności lub też wykorzystanie logiki rozmytej [6, 7].

W artykule zaproponowano zastosowanie algorytmu ewolucyjnego do wielokryterialnej optymalizacji rozwoju sieci dystrybucyjnej SN. Obliczenia oparto na wybranych wbudowanych funkcjach programu Matlab oraz własnych opracowanych procedurach. Zaletą algorytmów genetycznych jest praca na zbiorze rozwiązań i równoległość obliczeń oraz radzenie sobie z pułapką lokalnych optimów. W rozwiązywaniu problemów optymalizacji wielokryterialnej podstawowym podejściem są metody agregujące poszczególne kryteria do postaci skalarnej funkcji preferencji. Znaną formą nieliniowej agregacji funkcji celu jest metoda ograniczonych kryteriów lub metoda programowania celów. Wymienione powyżej metody agregacji funkcji celu są uproszczeniem problemu polioptymalizacji. Nie zawsze da się zagregować często przeciwstawne lub nieporównywalne ze sobą kryteria.

Można ponadto wyznaczyć zbiór rozwiązań bazując na pojęciu optymalności w sensie Pareto. Grupę algorytmów ewolucyjnych do optymalizacji w sensie Pareto określa się algorytmami typu MOEA (ang. Multi Object Evolutionary Algorithm) zalicza się do nich następujące algorytmy [8, 9, 10]:   

  • Vector Evaluated Genetic Algorithm (VEGA),   
  • Pareto-Based Fitness Assignment (PBFA),   
  • Multiobjective Optimization Genetic Algorithm (MOwGA),   
  • Non-Generational Genetic Algorithm (NGGA),   
  • Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA),   
  • Niched Pareto Genetic Algorithm (NPGA),   
  • Pareto Achieved Evolution Strategy (PAES),   
  • Strength Pareto Evolutionary Algorithm (SPEA).
Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[sieci dystrybucyjne, sieci dystrybucji SN, algorytm ewolucyjny, optymalizacja rozwoju sieci]

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 3/2019

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Weź udział w konkursie, zdobywaj wiedzę i atrakcyjne nagrody! »

Liga specjalistów - konkurs

Jesteś profesjonalistą z branży elektrycznej lub teletechnicznej?
Jesteś uczniem lub studentem kierunku technicznego?
czytam dalej »

 


Kompleksowe inspekcje termowizyjne - gdzie szukać pomocy? »

Termowizja inspekcja

Przez ostatnie stulecie zbudowano wiele urządzeń pomiarowych w zakresie podczerwieni, ale największe możliwości i popularność zyskały rozwiązania... czytam dalej »

 


Jaki silnik elektryczny wybrać? »

silnik elektryczny

W działaniu wielu maszyn i urządzeń technicznych wymagany jest ruch postępowy lub postępowo-zwrotny. Zazwyczaj ruch ten wytwarzają (...) czytam więcej »

 


Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania »?

Słupy oswietlenia zewnętrznego - na co zwrócić uwagę przy wyborze? »

Ranki łączniki gniazdka Szynoprzewody - małe i średnie instalacje
W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania (...) czytam więcej » Wymiana opraw oświetlenia ulicznego ze źródłami LED przynosi przede wszystkim poprawę efektywności energetycznej oświetlenia ulicznego. Oświetlenie LED posiada również (...) czytam dalej »

 


Przyrządy kontrolne i pomiarowe - zobacz niezawodne rozwiązania»

narzedzia pomiarowe dla elektryka Miernik napięcia, ciągłości i kolejności faz są zaprojekotwane do testowania napięcia, fazy, polaryzacji, kolejności faz i półprzewodników. Cyfrowy multimetr oraz cyfrowy miernik cęgowy oferują idealne rozwiązania dla wszystkich wymagań i możliwych zastosowań. Mierniki wykorzystują standardowe (...) czytam dalej »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

automatyka przemysłowa elektronika
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Odpowiednie oświetlenie - prawidłowy dobór oświetlenia w projekcie »

projekt oświetlenia Są takie miejsca w domu, o których nie myśli się w pierwszej kolejności. Zostawia się je na później, dopiero wtedy, gdy zadba się o ważniejsze pomieszczenia. Tak jest często (...) czytam dalej »

 


Dobór ograniczników przepięć typu 1 »

Energetyka wiatrowa w Polsce wady i zalety?

ograniczniki konwersja energii elektryczne
Kombinowane ograniczniki przepięć jako urządzenia do ograniczania przepięć mają za zadanie zmniejszenie do bezpiecznych poziomów napięcia w instalacji elektrycznej oraz na wejściu zasilanych urządzeń: podczas operacji łączeniowych ń (...) czytam więcej » Udział odnawialnych źródeł energii w Polsce stanowi około 14% całkowitej produkcji energii elektrycznej, z czego energetyka wiatrowa stanowi obecnie ponad... czytam dalej »

Szafy energetyczne, sterowniczne, rozdzielcze - dlaczego nie wiesz co wybrać? »

szafy rozdzielcze i sterownicze Zgrupowanie urządzeń elektroenergetycznych wraz z szynami zbiorczymi, połączeniami elektrycznymi, elementami izolacyjnymi i osłonami, służący do rozdziału energii elektrycznej i łączenia oraz ... czytam dalej »


Bezprzewodowa automatyka domowa - i możesz sterować wszystkim w domu »

Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami !

Automatyka domowa - sterowaniem ze smatfona Projektowanie listew - oprogramowanie
Nowoczesny smartdom powinien być gotów na każde życzenie. Dlatego rozwiązania bezprzewodowej automatyki domowej dają Ci zdalną kontrolę nad funkcjami Twojego domu - oświetleniem, roletami, ogrzewaniem ... czytam więcej » Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami oraz profesjonalnego opisywania oznaczników do złączek szynowych, przewodów, kabli, urządzeń i instalacji. Oprogramowanie dostępne jest bezpłatnie na stronie www ... chcę poznać »

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?

Pobierz darmowy ebook i usprawnij instalacje przewodów »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - przewodnik
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Poznaj najskuteczniejsze sposoby oznaczania kabli i komponentów wykorzystywanych w branżach elektrycznych i telekomunikacyjnych... czytam dalej »


Odczyty cyfrowe - przyrządy przeznaczone do wyświetlania położenia »

czytniki cyfrowe Współpracują z przetwornikami przemieszczeń liniowych (liniały) i kątowych (enkodery). Wykonywane są w różnych wersjach dostosowanych do (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Inteligentny system dystrybucji mocy »

Liczniki energii jakie wybrać szafy sterownicze
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Uniwersalne zastosowanie, w pojedynczych szafach sterowniczych, jak też w kompletnych systemach... 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 »
9/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Metody badania funkcji zabezpieczeń nadprądowych przekaźników elektroenergetycznych
  • - Fotowoltaika szansą rozwoju dla komunikacji miejskiej
Zobacz szczegóły

Zmiany w programie Mój Prąd

Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Morskiej poinformował, że został skorygowany wzór wniosku o dofinansowanie w ramach programu Mój Prąd. Wprowadzona zmiana umożliwia...

Przekaźnik instalacyjny o wysokiej odporności na prąd udarowy

RPI-1ZI-U24A firmy Relpol, to nowy przekaźnik instalacyjny, który wytrzymuje prąd załączania 120 A w czasie 20 ms. Przekaźnik ten przeznaczony jest do załączania obwodów o wysokim...
COMEX S.A. COMEX S.A.
O firmie COMEX S.A. od początku swojej działalności, tj. od 1987 zajmuje się kompleksową obsługą klientów w zakresie zasilania...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

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