Tato diplomová práce se zabývá řešením chodu elektrizačních soustav se začleněním transformátorů s přepínači odboček pod zatížením pro U/Q/P regulaci. Jsou představeny metodiky a algoritmy pro modelování výše uvedeného problému v numerických metodách Gauss-Seidel a Newton-Raphson v prostředí MATLAB 7.1. Důraz byl kladen na všestrannost použití vytvořených programů, tj. pro řešení libovolně velké elektrizační soustavy vč. optimálního nastavení odboček regulačních transformátorů pro co nejlepší splnění daných cílových U/Q/P ve vybraných uzlech/linkách sítě. K ověření správnosti a funkčnosti použitých algoritmů bylo testováno široké spektrum sítí různého rozsahu a výsledky byly porovnány s jiným, nezávislým softwarem. Je také předvedena praktická ukázka využití programů pro simulaci řízení napětí ve vybrané distribuční soustavě. V závěru práce jsou jednotlivé přístupy k modelování regulačních transformátorů vyhodnoceny a je diskutován potenciál jejich dalšího využití v elektrizační soustavě České republiky.
Anotace v angličtině
This thesis deals with load flow analysis of electric power systems with included on-load tap changing (OLTC) transformers for V/Q/P control. Methodologies and algorithms are presented for modeling the above problem using Gauss Seidel and Newton-Raphson methods in MATLAB 7.1. Main emphasis was placed on versatility of created programs, i.e. for solving an arbitrarily large power system incl. optimal tap settings for meeting the V/Q/P targets in selected buses/branches. Wide range of test power systems was tested to verify the performance of the algorithms, results were compared with another, independent software. Practical use of programs is demonstrated when voltage control in the chosen distribution network is simulated. Individual approaches for modeling OLTC transformers are assessed along with their potentials for further use in electric power system of Czech Republic.
Klíčová slova
provoz elektrizačních soustav, metoda uzlových napětí, řešení chodu soustavy, metoda Gauss-Seidel, metoda Newton-Raphson, regulační transformátor pod zatížením, přepínač odboček
Klíčová slova v angličtině
power system operation, node voltage method, load flow analysis, Gauss-Seidel method, Newton-Raphson method, on-load tap-changing transformer, tap changer
Rozsah průvodní práce
68 s (114 683 znaků)
Jazyk
CZ
Anotace
Tato diplomová práce se zabývá řešením chodu elektrizačních soustav se začleněním transformátorů s přepínači odboček pod zatížením pro U/Q/P regulaci. Jsou představeny metodiky a algoritmy pro modelování výše uvedeného problému v numerických metodách Gauss-Seidel a Newton-Raphson v prostředí MATLAB 7.1. Důraz byl kladen na všestrannost použití vytvořených programů, tj. pro řešení libovolně velké elektrizační soustavy vč. optimálního nastavení odboček regulačních transformátorů pro co nejlepší splnění daných cílových U/Q/P ve vybraných uzlech/linkách sítě. K ověření správnosti a funkčnosti použitých algoritmů bylo testováno široké spektrum sítí různého rozsahu a výsledky byly porovnány s jiným, nezávislým softwarem. Je také předvedena praktická ukázka využití programů pro simulaci řízení napětí ve vybrané distribuční soustavě. V závěru práce jsou jednotlivé přístupy k modelování regulačních transformátorů vyhodnoceny a je diskutován potenciál jejich dalšího využití v elektrizační soustavě České republiky.
Anotace v angličtině
This thesis deals with load flow analysis of electric power systems with included on-load tap changing (OLTC) transformers for V/Q/P control. Methodologies and algorithms are presented for modeling the above problem using Gauss Seidel and Newton-Raphson methods in MATLAB 7.1. Main emphasis was placed on versatility of created programs, i.e. for solving an arbitrarily large power system incl. optimal tap settings for meeting the V/Q/P targets in selected buses/branches. Wide range of test power systems was tested to verify the performance of the algorithms, results were compared with another, independent software. Practical use of programs is demonstrated when voltage control in the chosen distribution network is simulated. Individual approaches for modeling OLTC transformers are assessed along with their potentials for further use in electric power system of Czech Republic.
Klíčová slova
provoz elektrizačních soustav, metoda uzlových napětí, řešení chodu soustavy, metoda Gauss-Seidel, metoda Newton-Raphson, regulační transformátor pod zatížením, přepínač odboček
Klíčová slova v angličtině
power system operation, node voltage method, load flow analysis, Gauss-Seidel method, Newton-Raphson method, on-load tap-changing transformer, tap changer
Zásady pro vypracování
V této práci komplexně obsáhněte problematiku řízení napětí, činného a jalového výkonu v elektrizační soustavě, zejména však:
zpracujte teoretický základ k řešení chodu soustavy (admitanční matice, Gauss-Seidelova metoda, Newton-Raphsonova metoda, jalové meze v PU uzlech, ad.)
zpracujte možnosti modelování transformátorů s přepínačem odboček pro V/P/Q regulaci v Gauss-Seidelově a v Newton-Raphsonově metodě dle dostupné literatury
vytvořte program ve vhodném prostředí (Matlab, či jiné) se začleněním obou numerických metod s nejvýkonnějšími algoritmy pro transformátory s přepínačem odboček
proveďte simulace na sítích různého typu (distribuční, přenosové), rozsahu (malé, rozsáhlé) i složitosti s ohledem na regulaci napětí, činného a jalového výkonu, s důrazem na numerickou stabilitu, rychlost a přesnost výpočtu. Testové sítě budou k dispozici.
vzhledem k současným trendům v oblasti Smart Grids nastudujte a proveďte simulaci řízení napětí v rozsáhlejší distribuční soustavě s aplikací jak transformátorů s přepínačem odboček tak i kondenzátorových baterií, distribuovaných zdrojů energie, ad.
V závěru vyhodnoťte chování použitých logik a algoritmů pro řízení napětí, činného a jalového výkonu pomocí transformátorů s přepínačem odboček a zhodnoťte potenciál tohoto přístupu v současných i budoucích elektrizačních sítích v České republice.
Zásady pro vypracování
V této práci komplexně obsáhněte problematiku řízení napětí, činného a jalového výkonu v elektrizační soustavě, zejména však:
zpracujte teoretický základ k řešení chodu soustavy (admitanční matice, Gauss-Seidelova metoda, Newton-Raphsonova metoda, jalové meze v PU uzlech, ad.)
zpracujte možnosti modelování transformátorů s přepínačem odboček pro V/P/Q regulaci v Gauss-Seidelově a v Newton-Raphsonově metodě dle dostupné literatury
vytvořte program ve vhodném prostředí (Matlab, či jiné) se začleněním obou numerických metod s nejvýkonnějšími algoritmy pro transformátory s přepínačem odboček
proveďte simulace na sítích různého typu (distribuční, přenosové), rozsahu (malé, rozsáhlé) i složitosti s ohledem na regulaci napětí, činného a jalového výkonu, s důrazem na numerickou stabilitu, rychlost a přesnost výpočtu. Testové sítě budou k dispozici.
vzhledem k současným trendům v oblasti Smart Grids nastudujte a proveďte simulaci řízení napětí v rozsáhlejší distribuční soustavě s aplikací jak transformátorů s přepínačem odboček tak i kondenzátorových baterií, distribuovaných zdrojů energie, ad.
V závěru vyhodnoťte chování použitých logik a algoritmů pro řízení napětí, činného a jalového výkonu pomocí transformátorů s přepínačem odboček a zhodnoťte potenciál tohoto přístupu v současných i budoucích elektrizačních sítích v České republice.
Seznam doporučené literatury
Grainger, J. J. and Stevenson, W.D. : Power System Analysis, McGraw-Hill, 1994, ISBN 0-07-061293-5
Exposito, A.G., Conejo, A. J. and Canizares, C.: Electric Energy Systems - Analysis and Operation, CRC Press, 2009, ISBN 978-0-8493-7365-7
Gross, C. A.: Power System Analysis - 2nd edition, John Wiley & Sons, 1986, ISBN 0471862061
Crow, M.: Computational Methods for Electric Power Systems, CRC Press, 2002, ISBN 0-8493-1352-X
Cutsem, T.V. and Vournas, C. : Voltage Stability of Electric Power Systems, Springer, 2008, ISBN 978-0-7923-8139-6
Seznam doporučené literatury
Grainger, J. J. and Stevenson, W.D. : Power System Analysis, McGraw-Hill, 1994, ISBN 0-07-061293-5
Exposito, A.G., Conejo, A. J. and Canizares, C.: Electric Energy Systems - Analysis and Operation, CRC Press, 2009, ISBN 978-0-8493-7365-7
Gross, C. A.: Power System Analysis - 2nd edition, John Wiley & Sons, 1986, ISBN 0471862061
Crow, M.: Computational Methods for Electric Power Systems, CRC Press, 2002, ISBN 0-8493-1352-X
Cutsem, T.V. and Vournas, C. : Voltage Stability of Electric Power Systems, Springer, 2008, ISBN 978-0-7923-8139-6