RTU Research Information System
Latviešu English

Publikācija: Synthesis and Analysis of Power System Smart Automation

Publication Type Doctoral Thesis
Funding for basic activity Unknown
Defending: 17.04.2014 15:00, Rīgas Tehniskās universitātes Enerģētikas un elektrotehnikas fakultātē, Kronvalda bulvārī 1, 117. auditorijā
Publication language Latvian (lv)
Title in original language Energosistēmas viedas automātikas analīze un sintēze
Title in English Synthesis and Analysis of Power System Smart Automation
Field of research 2. Engineering and technology
Sub-field of research 2.2 Electrical engineering, Electronic engineering, Information and communication engineering
Authors Romāns Petričenko
Keywords Smart Grid technology, automatic underfrequency load shedding, frequency control method, Shapley vector, simulations, power system stabilizers
Abstract Tādi energosistēmas faktori, kā ekonomiskas efektivitātes un drošuma paaugstināšana, ietekmes uz vidi un ilgtspējas problēmas samazināšana kopīgi strādājošām enerģiju ražojošām un patērējošām sistēmām iegūst īpašu aktualitāti sakarā ar elektroenerģētikas sistēmu dinamisku attīstību un sarežģīšanu, pilsētu pieaugumu, jaunu infrastruktūru parādīšanos. Iepriekšminēti faktori nepieļauj pat īslaicīgus energoapgādes pārtraukumus. Par šo nopietno faktu liecina daudzu energosistēmu liela mēroga avārijas, kas rada milzīgus zaudējumus un pat cilvēku upurus. Tiek novērots enerģijas ražošanas izdevumu pieauguma tendence. Pat attīstīto valstu miljoniem iedzīvotājiem elektroenerģija vēl arvien nav pieejama. Ražošanas efektivitātes paaugstināšanas mērķis un elektroenerģijas sadale noved līdz energosistēmu restrukturizācijas un tirgus noteikumu izmantošanas rīku pielietošanai. Taču eksistē dilemma starp drošumu, ietekmi uz vidi, ilgtspēju un efektivitāti. Savukārt, lai paaugstinātu energosistēmas ilgtspēju apmierinoša līmeņa ir nepieciešamas būtiskas izmaksas. Dažādu veidu rezervju, pretavāriju automātikas sistēmas uzturēšana, līnijas caurlaides spējas paaugstināšana, aparatūras pārbaude un atjaunošana, atjaunojamo enerģijas avotu būvniecība pieprasa lielas izmaksas. Ekonomiskās efektivitātes, drošuma un ietekmes uz vidi un ilgtspējas rādītāju apmierinoša līmeņa uzturēšanas uzdevums tiek risināts nepārtraukti mainīgos nosacījumos. Sen zināms, ka energosistēmu funkcionēšanas nosacījumu izmaiņu procesi attīstās ar ātrumu, kas aptver ievērojami plašu laika diapazonu. No viļņu procesiem, kas attīstās laikā, kuru mēra mikrosekundēs un līdz jaunu jaudu ievadīšanas procesiem un patēriņam, kad procesu norises laiks var ilgt gadiem. Atkarībā no energosistēmu funkcionēšanas nosacījumu izmaiņu ātruma mainās arī EEK līmeņa sasniegšanas rīki. Ātru procesu rašanās gadījumā cilvēks nespēj pieņemt atbilstošu, racionālu vadības lēmumu. Vadības iedarbība tiek ģenerēta automātiski. Izskatot lēnos procesus, pamatotu lēmumu pieņemšanai ir iespējams veikt sarežģītus aprēķinus, procesu modelēšanu, jo var nerēķināties ar laiku, kurš ir nepieciešams aprēķinu sagatavošanai un veikšanai. Dotajā promocijas darbā aprobežojamies ar ātriem norisināšanās procesiem, kad lēmumi par vadības iedarbes ģenerēšanu tiek pieņemti ar automātikas līdzekļiem. Lielu tehnisko un ekonomisko efektu dod viedo tīklu tehnoloģijas izmantošana energosistēmas vadībā. Enerģētikā, tāpat kā citos inženierijas virzienos, svarīgu vietu ieņem informācija. Attiecīgi ar informācijas tehnoloģijas attīstību, rodas iespēja pilnveidot dažādus enerģētikas virzienus. Viedo tīklu tehnoloģijas izmantošana, dod iespēju saņemt nepieciešamu informāciju pretavārijas automātikai. Promocijas darbā tika sintezēta un analizēta viedā vadības sistēmas automātika. Tirgus nosacījumu ieviešana energosistēmu operatīvās vadības režīmiem praksē izraisa pretrunas starp centieniem nodrošināt pretrunīgus EEK. Piemēram, tiecoties paaugstināt ekonomisko efektivitāti, var nonākt līdz rekomendācijām palielināt pieļaujamās līniju transformatoru, augstsprieguma līniju un citu iekārtu pārslodzes, kas samazinās statiskās, dinamiskās un termiskās stabilitātes nosacījumu izpildes rezerves, var rekomendēt izmantot tikai fosilo kurināmo, kas vēl palielinās enerģijas ražošanas ietekmi uz vidi. Var apgalvot, ka mūsdienīgas energosistēmas vadība notiek risinot optimizācijas daudzkritēriju uzdevumus. Vadībai vienlaicīgi ir vismaz četri mērķi: 1. ekonomiskās efektivitātes paaugstināšana; 2. drošuma līmeņa paaugstināšana; 3. ietekmes uz vidi samazināšana; 4. ilgtspējas palielināšana. Dotajā darbā izvirzītais mērķis virzīts uz vienlaicīgu visu nosaukto mērķu sasniegšanu un, tādejādi, ir aktuāls. Šādai problēmas nostādnei par pamatu kalpo jauna energosistēmas un patērētāju vadības metožu un rīku kopa, kuru, sākot no 21. gadsimta, sauc par Viedo tīklu (Smart grid) tehnoloģijām. Daļa no šīm tehnoloģijām kļuva par apskatāmā promocijas darba pētījumu objektu.
Abstract in English Problems of economical efficiency, reliability, impact to environment for energy production and consuming systems became very topical in the connection with dynamic development and complication of electric power systems, growth of cities, and development of new infrastructures. Even short interruption of energy supply is very dangerous for such systems. Large blackouts, happened in some countries, caused great damages and even victims. There is a tendency in increase of energy production expenses. In some countries there is still drawback of electrical energy. Increase the efficiency of electrical energy production and distribution lead to the change in electric power system structure and use of market approach. However there are contradictions between reliability, impact to environment and efficiency. Indeed there should be large expenses for different types of reserves, maintenance of emergency automation, increase of transmission line capacities and creation of renewable energy sources. Problems of economical efficiency, reliability, impact to environment should be solved for continuously variable conditions. Let us use abbreviation for electric power system efficiency criterion – EEC. It is obvious that the change of electric power system's functioning conditions includes wide time diapason. This diapason is from milliseconds for wave processes to years for introduction of the new generating facilities. Depending on the electric power system functioning conditions EEC value determination is variable. For fast acting processes human-operator is not able to take rational control decision. Control process should be automatic. For slow processes is possible to perform complex calculations and modeling. For considered doctoral thesis fast operational processes are considered when decision for control should be performed by automation devices. Large technical and economical effect is provided during smart grid methodology application for power system control. Synthesis and analysis of smart grid application for control system is presented in doctoral thesis. The use of market conditions for electric power system operational control results in contradictions in strivings for controversial EEC. For example, trend to increase an economical efficiency can result in recommendation to increase permissible overload of transformer, transmission line and other power equipment. This will minimize reserves for providing of static, dynamic and thermal operational conditions or recommends to use only fossil fuel that will maximize influence of energy production to environment. Nowadays control of power system causes necessity to fulfill multi criteria optimization tasks. There are at list four goals for control: 1. Increase of economical efficiency; 2. Increase of reliability level; 3. Minimization the influence to environment; 4. Improvement of sustainability. Complexity of power engineering problems and limited technical resources were the reason that many scientific investigations in 20 century were limited with simplified optimization approach. Usually one or two parameters were considered as optimization goals, but others were considered as limiting conditions. In considered doctoral thesis all goals are considered as criterion functions. This is very topical approach. So called Smart Grid technology approach can be used as solution for development of a new power system control methods and systems. Part of this approach is considered in doctoral thesis as investigation objective.
Reference Petričenko, Romāns. Synthesis and Analysis of Power System Smart Automation. PhD Thesis. Rīga: [RTU], 2014. 182 p.
Full-text Full-text
Summary in English Summary in English
ID 18140