1. Modelling and Optimal Operation of Electric Distribution Network
Matija Zidar
ACROSS Colloquium

2. Elektroenergetski sustav

3. Distribucijska mreža
Distribucijska mreža

4. Distribucijska mreža
Stalni nadzor i upravljanje

5. Distribucijska mreža

6. Problem: Električna energija Potrošnja = Proizvodnja Snaga ≠ Energija
Uvijek dostupna
U slučaju kvara što prije osigurati rezervni smjer napajanja
Zadovoljavajuće kvalitete
Napon ±10% nazivne razine
Frekvencija ±0,1%
Simetrija
THD

7. Planiranje u EES Gdje proizvesti el. Energiju?
Centralizirana proizvodnja
Gubici prijenosa i transformacije
Jedan smjer napajanja
Distribuirana proizvodnja
Nema gubitaka prijenosa i transformacije
Mogu djelovati negativno na kvalitetu i gubitke
Složeno vođenje mreže
Dvostruki smjer energije
Podešenje zaštite
Upravljanje na niskom naponu (prekidač za odvajanje,...)

8. Planiranje u EES Gdje i koliko će se trošiti? Predviđanje potrošnje
Geografski
Vremenski (pojava potrošača)
Određivanje karaktera potrošnje
Prije: max snaga
Koliko snage u koje doba dana
Novi tipovi potrošača
Električna vozila
...

9. Planiranje u EES Doprema energije od proizvođača do potrošača?
Gdje smjestiti transformatorske stanice
Spoj prijenos – distribucija
Spoj SN – NN
Koja snaga transformatorske stanice
Korisnost (gubici) ovisni o opterećenju
Rok investicije - 40 godina
Kako rasplesti vodove?
Zadovoljenje tehničkih kriterija
Snaga vodiča i TR
Dozvoljena odstupanja u kvaliteti
Što manji gubici energije

10. Planiranje razdjelne mreže
Kratkoročno
Optimira se trošak vođenja mreže
Min gubici
Izbjegavanje preopterećenja
Na postojećoj mreži
Promjenom stanja uklopnih aparata
Do sada nije bilo toliko bitno
Jednosmjerno napajanje
Predvidljivi potrošači
Nije bilo upravljivih elemenata u mreži

11. Planiranje razdjelne mreže
Dugoročno
Optimira se trošak izgradnje i trošak vođenja mreže
Izračunaju se troškovi izgradnje veze između svaka dva potrošača
Traži se optimalna mreža
Uz uvažavanje postojećeg stanja
Postojeći kabeli
Trase
Koridori

12. Planiranje razdjelne mreže
Dugoročno
Dva temeljna algoritma
Problem topologije mreže
Kombinatorni
NP hard
Heurističke metode - EA, ACO, SA,…
Ocjena kvalitete rješenja
Ocjena tehničke ispravnosti mreže
Izračun gubitaka energije
Izračun očekivanih prekida napajanja
...

13. Topologija razdjelne mreže
U slučaju kvara potrebno je osigurati rezervni smjer napajanja
U pogonu su sve radijalne
Radijalna mreža
Prstenasta mreža
Povezna mreža

14. Topologija razdjelne mreže
Mreža s protustanicom
Mreža s međustanicom

15. Kvaliteta električne energije
Na kvalitetu EE dominantno utječe lokalna mreža i njeni korisnici
Napon
Velika opterećenja ili loša mreža -> velik pad napona
Distribuirana proizvodnja
Nesimetrija
Jednofazni i dvofazni potrošači
Jednofazni proizvođači (mali inverteri)
THD
Elektronički elementi (ispravljači, izmjenjivači,…)

16. Utjecaj DG na razdjelnu mrežu
Distribuirana proizvodnja
Ne nužno obnovljivi izvori
Unutar distribucijske mreže
Utjecaj na mrežu
Strujno - naponske prilike
± promjena smjera energije
Nadogradnja zaštitnih uređaja
Nadogradnja sustava upravljanja
± gubici
± preopterećenja

17. Smanjenje gubitaka PL=R.|I|2 PL’=R.(|I-I’|)2 -I’ ~ I’ I R I I PL (kW)DG ~ I’ I R I I TS
PL=R.|I|2 PL
(kW)
hour 6 12 18 24

18. Ograničenje snage voda
S-S’ DG ~ S’ S
S=P+jQ TS P
(kW)
sati 6 12 18 24

19. Utjecaj na napon
distribucijski vod TS DG ~
Napon p.u.
Vmax
1 p.u
Vmin

20. DG prijatelj ili neprijatelj
0pu
1pu
1pu
2pu
2pu
1pu
EES V G
1pu

21. DG prijatelj ili neprijatelj
0pu
1pu
1pu
4pu
2pu
1pu
EES V
6pu G
1pu
Poboljšane naponske prilike 
Povećani gubici u mreži 

22. CADDiN Computer Aided Design of Distribution Network
Primjenjuje se u HEP-u prilikom planiranja mreže
Moguća primjena i kod prelaska na 20 kV
AutoCAD Map Module
Priprema geografskih podataka
Izračun troška povezivanja (topološki upit)
CADDiN Optimization
Evolucijski algoritam
TSP, MVRP
Razne topologije
Prikaz dobivenog rješenja na geografskoj podlozi

25. Rezultat optimiranja mreže

26. CADDiN i DG Dnevne krivulje opterećenja
Klasični potrošači predvidljivi

27. CADDiN i DG Dnevne krivulje opterećenja Distribuirana proizvodnja
(Predvidiva)
Fosilna goriva
Bioplin, biomasa,...
CHP
Zadovoljenje vlastitih potreba
Tržište
Nepredvidiva
Varijabilni izvori
Sunčane elektrane
Vjetroelektrane

28. CADDiN i DG Dnevne krivulje opterećenja Npr. 15 minutni interval
96 proračuna za karakteristični dan
Bolji uvid u stanje mreže od max. opterećenja
Problem predviđanja proizvodnje DG
Stohastičke metode?
Tržišni mehanizmi
Pojava električnih vozila
Snaga punjača (brzi-spori)
V2G
Upravljivi potrošači i proizvođači

29. CADDiN i DG Neizraziti brojevi Snage potrošača i proizvođača
Proizvodnja – negativna potrošnja
11 alfa presjeka

30. CADDiN i DG
Aritmetričke operacije
Intervalna aritmetika

31. CADDiN i DG
Snage radijalnih izvoda:
Za proračune potreban realan broj