Analiza tehnico-economică a selecției și evaluării contingenței N-K a unei rețele electrice prin metoda nodului critic

Scurtă prezentare a proiectului propus

Analiza contingentei abstracte este importanta pentru furnizarea de informatii despre vulnerabilitatea retelelor electrice. Au fost propuse mai mute metode ce folosesc structurile topologice ale retelei elecrice pentru a analiza starile de contingenta. Tinand cont de defectiunile unei magistrale de date, vom prezenta si compara in aceasta lucrare cateva metode de selectie a contingentei, bazate pe grafuri . O noua metoda, intitulata detectarea nodului critic, este introdusa pentru selectia contingentelor alcatuite din defectiunile unei magistrale de date. In afara de aceste metode, vom introduce si un model de interdictie ce va oferi cel mai rau caz al selectiei contingentei. Masuratoarea noastra pentru evaluarea contingentei consta in maximizarea beneficiului social, sau minimizarea costurilor generatoare. In comparatie cu alte masuratori ale selectiei contingentei, modelul nostru se bazeaza pe o analiza economica si este capabil sa evalueze o anumita stare selectata de contingenta. In plus, o contingenta alcatuita atat dintr-o magistrala de date cat si din linii de asamblare este de asemenea studiata.

1. Introducere

Analiza contingentei este o functie cheie in Sistemul de Menegiment al Energiei (EMS) ce evalueaza abilitatea unei retele electrice de a sustine variate combinatii ale defectiunilor componentelor retelei, bazandu-se pe statistici estimative. Contingenta reprezinta un set de evenimente neasteptate ce se intampla intr-un interval de timp scurt. Evenimentele neasteptate pot consta in defectiunea magistralelor de date( generatori, substatii ) sau a liniilor de transmisie si distributie. In trecut, contingenta N-1 sau fiabilitatea N-1 , ce analiza defectiunea unui singur component (o magistrala sau o linie) ,a reprezentat o arie de cercetare foarte activa. Totusi, analiza fiabilitati N-1 nu este suficienta pentru a descoperi vulnerabilitatea retelelor electrice pentru multe aplicatii reale, cu avarii multimple ale componentelor.

Analiza contingentei N-k pentru defectiuni ale multiplelor componente, reflecta o variatie mai larga a vulnerabilitatilor unui sistem energetic. Totusi , numarul combinatoriu de stari de contingenta impune o povara substantiala si computationala pentru analiza. In general, analiza contingentei consta in doi pasi: selectia contingentei si evaluarea acesteia. Selectia contingentei inseamna a alege un set de potentiale contingente si a reduce in mod eficient acest set. Evaluarea contingentei examineaza contingentele severe in detaliu. Cateodata, analize de vulnerabilitate pot fi folosite pentru a identifica un set format din grupuri mici de linii electrice, ale caror pierderi pot genera o pana de curent masiva.

Selectia contingentei include metode precum:

• metode automatice,

• analiza securitatii online,

• clasificari in functie de solutii aproximative ale fluxului energetic,

• selectie concentrica,

• metode vectoriale,

• metode genetice,

• metode hibride etc.

Recent, analiza probabilitatilor, traficul fluxului energetic ,limitari ale generarii energiei si capacitatii liniilor, si inca alte cateva metode, toate dezvoltate din studiul structurilor topologice ale retelei electrice, sunt folosite in scopul analizei vulnerabilitaii. In studiul lor, Hines si restul autorilor, au analizat si comparat trei moduri de a masura vulnerabilitatea in cadrul evaluarii contingentei:

• lungimea caracteristica a caii electrice,

• conectivitatea,

• marimea panei de curent.

In plus, ei au comparat si metodele de selectie a contingentei, precum avariile aleatorii ,atacul de grad, atacul de trafic maxim, atacul de trafic minim, si in final atacul ce se situeaza intre cele trei masuratori. Analiza a considerat doar defectiunea magistralelor. In studiu, au concluzionat, tinand cont de lungimea caracteristica a caii electrice, ca magistralele selectionate prin metoda atacului intermediar sunt cele esentiale retelei electrice. Pe de alta parte, tinand cont de pierderea conectivitatii, magistralele selectate prim metoda atacului de grad sunt esentiale. In final, tinand cont de marimea panei de curent, magistralele selectate prin metoda atacului de trafic maxim sun cruciale. In aceasta lucrare, in afara de metodele comparate in studiul anterior citat, introducem si metoda de detectie a nodului critic, pentru a gasi magistrale ce joaca un rol important in reteaua electrica.

Pentru defectiunea magistralelor consideram algoritmica grafurilor: aleatoriu, metode bazate pe grad, pe taficul maxim, pe traficul minim, cat si metode de detectie a nodului critic. Pentru defectiuni ale liniilor, algoritmica grafurilor considera marginile dintre acestea.

Dupa selectionarea contingentelor de catre aceste grafuri, evaluam consecinta economica a acestei selectii utilizand fluxul optim de curent continuu ( OPF). OPF-ul minimizeaza costul de generare si de pierdere a electricitatii, sau maximizeaza beneficiul social in realitate. Analiza economica a fiabilitatii si analizei contringentei a fost studiata in mai multe ocazii. In aceasta lucrare, bazata pe modelul OPF (al carui obiectiv se presupune a fi minimizarea costului de generare si pierdere a electricitatii) folosim acest obiectiv, ca si analiza economica, pentru a evalua stari selectionate de contingenta. Cu ajutorul acestor analize, noi presupunem ca un sistem electric poate fi operat intr-un mod optim, chiar daca exista defectiuni la nivelul magistralelor si liniilor. In mod special, costul de pierdere a electricitatii poate masura cererea nesatisfacatorie in cazul unei defectiuni in sistemul electric.