An advanced management system for unbalanced low voltage distribution grids
Year: 2026
Type: dissertation
Abstract: Η παρούσα διδακτορική διατριβή έχει ως στόχο την ανάπτυξη ενός προηγμένου συστήματος διαχείρισης των δικτύων διανομής χαμηλής τάσης (ΔΔΧΤ), προκειμένου να αντιμετωπιστούν οι δυσμενείς επιπτώσεις από την υψηλή διείσδυση των φωτοβολταϊκών (ΦΒ) και ηλεκτρικών οχημάτων (ΗΟ). Το προτεινόμενο σύστημα διαχείρισης επιτρέπει την ακριβή παρακολούθηση του ΔΔΧΤ και αντιμετωπίζει αποτελεσματικά κρίσιμους λειτουργικούς περιορισμούς, όπως τα όρια τάσης και θερμικής φόρτισης, τον δείκτη ασυμμετρίας τάσης, τους περιορισμούς εισαγωγής/εξαγωγής του δικτύου και τα όρια αρμονικής παραμόρφωσης, εξασφαλίζοντας ταυτόχρονα δίκαιη αξιοποίηση των πόρων των τελικών χρηστών. Για την αντιμετώπιση των προκλήσεων διαχείρισης μη συμμετρικών ΔΔΧΤ, αρχικά προτείνεται ένα νέο σύστημα παρακολούθησης, βασισμένο σε έναν τροποποιημένο αλγόριθμο Εκτίμησης Κατάστασης Συστήματος Διανομής (ΕΚΣΔ) μέσω της Μεθόδου Ελαχίστων Τετραγώνων (ΜΕΤ) με βαθμωτή στάθμιση, ειδικά σχεδιασμένο για μη συμμετρικά τριφασικά δίκτυα τεσσάρων αγωγών. Ο προτεινόμενος αλγόριθμος ΕΚΣΔ τεσσάρων αγωγών λαμβάνει υπόψη τις ιδιαιτερότητες των ΔΔΧΤ, δημιουργεί εικονικές μετρήσεις για τη μη μηδενική τάση του ουδετέρου και ενσωματώνει μέθοδο στάθμισης για την ορθή ενσωμάτωσή τους στο πλαίσιο της ΜΕΤ. Δεύτερον, αναπτύσσεται ένα καινοτόμο σύστημα διαχείρισης δύο επιπέδων (ΣΔΔΕ) για τη βέλτιστη λειτουργία των μη συμμετρικών ΔΔΧΤ, διασφαλίζοντας τόσο την ακεραιότητα του δικτύου όσο και την υψηλή ποιότητα ισχύος για τους τελικούς χρήστες. Το ΣΔΔΕ ελαχιστοποιεί το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας και συμμορφώνει το ΔΔΧΤ με κρίσιμους περιορισμούς λειτουργίας. Στο πρώτο επίπεδο, αναπτύσσεται ένας καινοτόμος τριτογενής ελεγκτής βασισμένος στον προβλεπτικό έλεγχο μοντέλου για τον προγραμματισμό της λειτουργίας των ΣΑΕ και ΗΟ, με στόχο την ελαχιστοποίηση του κόστους ηλεκτρικής ενέργειας, λαμβάνοντας υπόψη τις προτιμήσεις των χρηστών για τη φόρτιση. Συγκεκριμένα, ενσωματώνονται τρεις διαφορετικές λειτουργίες φόρτισης ΗΟ: (α) μεγιστοποίηση της κινητικότητας του οχήματος, (β) ελαχιστοποίηση του κόστους φόρτισης και (γ) μία ενδιάμεση λύση μεταξύ των δύο. Στο δεύτερο επίπεδο, αναπτύσσεται ένας δευτερογενής ελεγκτής για τη διαχείριση του ΔΔΧΤ σε πραγματικό χρόνο. Ο δευτερογενής ελεγκτής εξασφαλίζει την ακεραιότητα του δικτύου και υψηλή ποιότητα ισχύος μέσω μετριασμού των αρμονικών, αναθεωρώντας τα σημεία λειτουργίας ισχύος που ορίζει ο τριτογενής ελεγκτής. Διαμορφώνεται ως κυρτό πρόβλημα βελτιστοποίησης, αξιοποιώντας δυναμικούς συντελεστές ευαισθησίας για την ακριβή εκτίμηση της απόκρισης του συστήματος σε κάθε σημείο λειτουργίας αξιοποιώντας το ανεπτυγμένο ΕΚΣΔ. Τρίτον, οι δυνατότητες μετριασμού των αρμονικών του ΣΔΔΕ ενισχύονται περαιτέρω μέσω ενός νέου κεντρικού ελεγκτή, ο οποίος συντονίζει τις δυνατότητες έγχυσης αρμονικών από προηγμένους μετατροπείς ΦΒ, ώστε να σχηματίζουν ένα κατανεμημένο ενεργό φίλτρο ποιότητας ισχύος. Η προτεινόμενη μέθοδος μειώνει αποτελεσματικά τις παραμορφώσεις τάσης και ρεύματος στο ΔΔΧΤ, εξασφαλίζοντας ταυτόχρονα δίκαιη αξιοποίηση των μετατροπέων. Τα αποτελέσματα προσομοιώσεων, αξιοποιώντας ένα ψηφιακό δίδυμο ενός πραγματικού ΔΔΧΤ, επιβεβαιώνουν την αποτελεσματικότητα του ανεπτυγμένου ΣΔΔΕ ως προς την εξασφάλιση της ασφαλούς, αξιόπιστης και αποδοτικής λειτουργίας του ηλεκτρικού συστήματος. Συγκεκριμένα, το προτεινόμενο ΣΔΔΕ αποδεικνύεται ότι επιτυγχάνει τη συμμόρφωση του ΔΔΧΤ με τους κανονισμούς δικτύου, επιφέρει σημαντική μείωση του κόστους ηλεκτρικής ενέργειας, αποτρέπει περικοπές παραγωγής από ΦΒ συστήματα, εξασφαλίζει υψηλή ποιότητα ισχύος μειώνοντας τα αρμονικά ρεύματα και τάσεις μέσα στο ΔΔΧΤ και επιτυγχάνει αυξημένη ικανοποίηση των χρηστών μέσω της συνεκτίμησης των προτιμήσεών τους για τη φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων.
Source: Gnosis
DOI: 10.82357/gnosis/425
Author: Kotsonias, Andreas
Language: English
Subfield: Electrical and Electronic Engineering
Field: Engineering
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W7213325830