Predvidjanje_opterecenja

RAZDJELNE MREE I DISTRIBUIRANA PROIZVODNJA

Predvianje optereenja u razdjelnim mreama

Obveze operatora distribucijskog sustava

zakonima, podzakonskim aktima su odreene obveze operatora distribucijskog sustava osigurati nepristran pristup svim korisnicima mree (kupci,

proizvoai) osigurati sigurnu i pouzdanu opskrbu el. energijom svih

kupaca osigurati dovoljnu zalihost u distribucijskom sustavu za

zadovoljavanje maksimalnih potreba kupaca kvalitetna opskrba el. energijom (napon, frekvencija,

harmonici) predvianje optereenja vano za ispunjavanje

obveza zbog pravovremenog pojaanja ili izgradnje distribucijske mree

Potronja elektrine energije

potronja elektrine energije potronja elektrine energije (radne) se mjeri u kWh, a ovisno o

kategoriji potroaa/kupca, potronja na godinjoj razini se izraava u kWh, MWh ili GWh

za odreenu kategoriju kupaca (poduzetnitvo, industrija) mjeri se i potronja jalove energije (kvarh)

za mjerenje potronje elektrine energije se koriste brojila elektrine energije indukcijska elektronika

statika AMR

primjereno kategoriji kupaca u prikljuno-mjerni ormari/razvodnu plou ili odgovarajue vodno polje u TS ugrauju se brojila elektrine energije odreenih karakteristika

predvianje potronje u budunosti je vano zbog planiranja izgradnje proizvodnih postrojenja

Predvianje optereenja

iznos optereenja- utjecaj na veliinu i smjetaj transformatorskih stanica, vodova i ostalih dijelova sustava

vrijeme pojave optereenja - dimenzioniranje i smjetaj opreme za zadovoljavanje potreba potroaa

uspostavom trita elektrine energije, krivulje optereenja dobivaju veliku vanost za oblikovanje satnih planova proizvodnje, kupoprodaje elektrine energije i njene isporuke kupcima, a posebno za nadzor i obraun energije uravnoteenja.

Razine predvianja optereenja

predvianje na razini ees-a predvianje na razini DP-a predvianje na razini Pogona DP-a predvianje na razini TS 110/x kV i TS 35/x kV predvianje na razini TS x/0.4 kV predvianje na razini potroaa/kupca

110 kV mrea Zagreb

predvianje optereenja

geografski uvjeti

iskoritenje zemljita

urbanistiki planovi

industrijski planovi

lokalni planovi razvoja

alternativni i ostali izvori energije

gustoa energije

demografske prilike

podaci o potronji u prolosti

Utjecaji na predvianje optereenja

Dnevni dijagram optereenja za distribucijsku TS 35/10 kV

I [A]

Dnevni dijagram optereenja cijelog sustava i jedne distribucijske TS

dnevni dijagram ees-a

dnevni dijagram distribucijske TS s kategorijama troila

Ovisnosti dijagrama optereenja

godinje doba geografska lokacija vrijeme dana vrsta potroaa kuanstva (rezidencijalni) uprava i trgovina (komercijalni) industrija

utjecaj ostalih energenata

t

P zima

ljeto

Vrno optereenje i karakteristina srijeda

Prikupljanje podataka

Veliki problem je nepostojanje konkretnih podataka o optereenjima i potronji iz prolosti

Time je oteano predvianje budueg optereenja i planiranje distribucijske mree

Operator distribucijskog sustava zaduen je za isporuku elektrine energije ije je kvaliteta propisana standardima potreba za sustavim mjerenjem

Postavljanje mjerenja kod svakog krajnjeg korisnika mree je skupo iskoristiti maksimalno postojee resurse

Prikupljanje podataka (2)

U sustavu postoji veliki broj ureaja sposobnih izvriti mjerenja korisna operateru mree: daljinske stanice sustava nadzora i upravljanja (RTU) digitalni multimetri za pogonska mjerenja (DMM) digitalni zatitni releji digitalni integrirani signalno-upravljaki ureaji polja

(bay controller) digitalna elektronika brojila s automatskim

daljinskim oitanjem (AMR) posebni ureaji za praenje kvalitete el. energije

(PQ monitor).


Razliiti komunikacijski kanali (RS232, RS485, optiki kabeli)

Razliiti komunikacijski protokoli Razliita vremenska rezolucija prikupljenih podataka Razliiti podatci prikupljeni (ovisno o mogunostima

ureaja): P, Q, S, cos, THD, EPtot, EQtot

Ideja: prikupljanje svih raspoloivih podataka u zajedniku bazu velike mogunosti pri daljnjem planiranju i analizi sustava

Velanderova formula

jednostavna metoda izrauna godinjeg vrnog optereenja grupe istovrsnih korisnika na jednom izvodu ili podruju na temelju godinje potronje

koeficijenti k1 i k2 se odreuju za svako podruje i karakteristinu vrstu kupaca

za vie karakteristinih grupa kupaca na jednom podruju primjenjuje se izraz

Nadomjesna krivulja optereenja

pravila o uravnoteenju elektroenergetskog sustava predviaju, za kategoriju kupaca kuanstvo i poduzetnitvo s prikljunom snagom do 30 kW, umjesto utvrivanja krivulje optereenja odgovarajuim brojilom, mogunost koritenja krivulje nadomjetenih mjerenja tijeka optereenja, nazvane nadomjesna krivulja optereenja (NKO) karakteristine skupine kupaca (KSK)

Operator distribucijskog sustava (ODS) je nadlean i odgovoran za: Utvrivanje KSK, Oblikovanje normiranih NKO za KSK, Razvrstavanje obraunskih mjernih mjesta kupaca (OMM) bez mjerenja

snage u KSK i pridjeljivanje normirane NKO, Izradu pravila primjene NKO i Praenje vjerodostojnosti NKO svih KSK

Nadomjesna krivulja optereenja

Pravilima primjene nadomjesnih krivulja optereenja propisane su slijedee KSK i njima pripadajue NKO: Poduzetnitvo P1 (prikljuna snaga 13 kW) Poduzetnitvo P2 (prikljuna snaga > 13 kW) Poduzetnitvo javna rasvjeta JR0 Kuanstva K0

osnovni pojmovi Karakteristina skupina kupaca (KSK) - skupina kupaca, tonije reeno

obraunskih mjernih mjesta kupaca (OMM), bez mjerenja snage i bez pohrane podataka o krivulji optereenja, s istim ili prihvatljivo razliitim (slinim) vremenskim tijekom 15-minutnog (interval) optereenja.

Nadomjesna krivulja optereenja karakteristine skupine kupaca (NKO-KSK) skup pretpostavljenih prosjenih (srednjh) 15 minutnih vrijednosti optereenja kupaca iz odreene karakteristine skupine kupaca (KSK)

Primjer dnevne nadomjesne krivulje optereenja kupaca kategorije kuanstva

Primjena NKO

Primjena NKO poiva na normiranoj nadomjesnoj krivulji optereenja karakteristine skupine kupaca (normirana NKO-KSK). Normiranoj NKO-KSK svojstveno je slijedee: Kalendarska godina podijeljena je u 3 vremenska razdoblja

(zima, ljeto i prijelazno razdoblje), za vremenska razdoblja utvreni su karakteristini dani

(radni, subota, nedjelja i blagdan) Normirana NKO-KSK opisana je s devet (9) dnevnih krivulja

optereenja od kojih svaka pripada jednom vremenskom razdoblju i jednom karakteristinom danu.

Primjena NKO

Faktor istovremenosti (1)

vjerojatnost da e se max. optereenje pojedinog potroaa dogoditi istovremeno kad i max. optereenje sustava odnosno grupe potroaa (0 < fc< 1)

vrijednost faktora istovremenosti opada s brojem promatranih potroaa

Faktor istovremenosti (2)

1 5 10 100 1000 10000 0

22 kW

n

1

0

fc

=

potpojedinog

potgrupec P

Pf

_max

_max

Metode predvianja (1)

prema funkcijskoj zavisnosti optereenja o nekom faktoru nezavisne metode (npr. metode trenda) zavisne metode

Definicije metoda predvianja (1)

nezavisne metode polaze od ostvarenog optereenja u prolosti i budue se

optereenje razmatra samo kao funkcija vremena

zavisne metode odreuju budue optereenje u funkciji nekog utjecajnog

faktora koji je karakteristian za predvieno podruje

Metode trenda

linearni zakon porasta (pravac) logaritamski pravac eksponencijalni zakon porasta polinomni zakon porasta logaritamski polinomni zakon porasta logistiki zakon porasta Gompertzov zakon porasta

Metode trenda - izrazi

tbazi

atbz

i

nni

nni

ti

bati

i

i

eptpeptp

tatatabtptatatabtpabtpilietp

battpbattp

+

=

+=

++++=

++++=

+==

+=

+=

)(1

)(

)(log...)(log)log()(

...)(

)1()( )(

)(log)(

)(

221

221

)(

Vremensko razdoblje planiranja

prema vremenskom razdoblju planiranja kratkorone (do 5 godina) dugorone (15 do 20 godina)

Predvianje potronje malih podruja

primjenjuje se kod gradskih razdjelnih mrea zbog nelinearnog obiljeja razvoja optereenja

metode se razlikuju po nekoliko obiljeja: po nainu kako analiziraju podatke iz prolosti po nainu razluivanja malih podruja po opsegu podataka i algoritmu predvianja

Podjela SAF metoda (1)

prema nainu analize podataka iz prolosti neanalitike raunala se koriste samo za pohranu podataka i prikaz

intuitivno stvorenih predvianja

analitike matematiko modeliranje zakonitosti promjene

optereenja; primjena raunala za dobivanje varijantnih rjeenja

Podjela SAF metoda (2)

prema razluivanju malih podruja podruje opskrbe TS x/0.4 kV podruje opskrbe izvoda TS podruje opskrbe SN pojnih vodova podruja s istom strukturom potronje el. energije kvadrati jednakih povrina

tradicionalne metode koriste mala podruja definirana opskrbnim podrujem elemenata razdjelne mree

SAF metoda (3)

Dvije osnovne metode Podjela na mreu kvadrata (obino veliine

100*100 metara). Podatci o potroaima i porastu optereenja se prikupljaju i prikazuju za svaki segment posebno

Podjela na konzumne podruja, poligonalna podjela. Prednost ove metode je mogunost predvianja na razini opreme

SAF metoda (4)

Cijelo konzumno podruje

Podjela na manje cjeline

SAF metoda (5)

Krivulja za malo podruje

Karta pogreke za poligonalno podruje

SAF metoda (6)

Prednost mogunost predvianja optereenja za tzv. prazna podruja (moe biti i podruje bez prijanjeg optereenja i bez poznatih podataka iz prolosti)

Osnovna ideja

Prvi korak

Drugi korak

Trei korak

Posljednji korak

SAF metoda (7)

Promatramo 4 mala podruja jedno je prazno

Tri podruja za koje postoje podatci se zbrajaju

SAF metoda (8)

Odreivanja optereenja etvrtog, praznog, podruja

0

1

2

3

4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Prognoza za ukupno podruje

Zbroj prognoza malih podruja

Podaci iz proosti

Problemi kod predvianja optereenja

Moderne metode predvianja

predvianje optereenja na razini toaka optereenja

primjena algoritama grupiranja primjena skupova s neizrazitom logikom (fuzzy sets)

Moderne metode predvianja (2)

Kriteriji planiranja Predvianje optereenja (vrno optereenje sustava) Prostorna razluivost i analiza (viescenarijska analiza)

Trenutano stanje sustava Izgradnja novog objekta

Dogaaji A I B

Dogaaj B

Dogaaj A

Nijedno

Vremenski period u kojem obaveze moraju biti ispunjene

Sadanjost +4godine +8 godina +12 godina


Vremenska analiza (podjela na periode) Utjecaj vremenskih prilika Reprezentativna preciznost Analiza osjetljivosti Tipizacija potroaa

PRIKUPLJANJE PODATAKA O

OPTEREENJU

PRIKUPLJANJE PODATAKA O

OPTEREENJU

POETNA ANALIZA

PODATAKA

UKLANJANJE POGRENIH PODATAKA

GRUPIRANJE PODATAKA

ANALIZA

KRIVULJE OPTEREENJA

UZORCI PONAANJA

UTJECAJ VANJSKIH FAKTORA


Krivulje dnevnih optereenja Sezonska vrna optereenja Planiranje pouzdanosti i potreba potroaa Faktor snage i naponska osjetljivost

Redosljed Zahtjev Vanost 1. Predvianje MW koliko? 10

2. Odreivanje lokacije gdje? 10

3. Vremenska razluivost kada? 10

4. Utjecaj vremenskih uvjeta kako? 9

5. Reprezentativna preciznost zato? 8

6. Usklaenost sa strategijom poduzea 7

7. Analiza nesigurnosti zato i kako? 7

8. Tipizacija potroaa tko? 6

9. Krivulje optereenja 5

10. Pouzdanost opskrbe 5

11 F kt i k j tlji t 4

Algoritmi grupiranja

temelje se na poznatim metodama trenda razlika je u tome to se nastoji prepoznati slinost u

razvoju porasta optereenja i na temelju toga razvrstati mala podruja u grupe

svaka grupa sadri samo ona mala podruja koja pokazuju slian trend porasta optereenja svih lanova sadranih u toj grupi

Algoritmi grupiranja

Metoda predvianja uporabom algoritma grupiranja sastoji se od dva dijela: U prvom dijelu se koristi algoritam grupiranja kako bi

se formirao skup prosjenih krivulja porasta optereenja malih podruja analizom razvoja porasta optereenja u prolosti svih malih podruja.

U drugom dijeli porast optereenja u budunosti za svako malo podruje odreuje se ekstrapoliranjem prosjene krivulje grupe kojoj razmatrano malo podruje pripada. Rezultat dobiven ekstrapolacijom pridruuje se tom malom podruju.

Vremenski pomak krivulje porasta optereenja

Prosjena krivulja grupe

Prosjena krivulja porasta optereenja za lanove nekoliko grupa

poetni podaci su sadanje optereenje u TS x/0.4 kV, odnosno sadanji faktor iskoristivosti instalirane snage:

fmi - faktor iskoristivosti instalirane snage za toku optereenja i u poetnoj godini, Pmi - vrna snaga toke optereenja i u poetnoj godini, Si - instalirana snaga toke optereenja i.

i

mimi S

Pf =

Algoritam za predvianje opt. na razini toaka optereenja (1)

podaci o sadanjoj vrijednosti vrne snage dobivaju se mjerenjem

max

1

P

Pf

n

imi

pu

==

vrna optereenja pojedinanih toaka optereenja nisu istovremena pa je nuno izraunati faktor istovremenosti vrnih optereenja za jedan izvor

fpu - faktor istovremenosti, Pmax - vrna snaga izvora koji napaja toke optereenja 1 ...n, u poetnoj godini


uee pojedine toke optereenja u ukupnom vrnom optereenju je:

pumii fPP =

dok je faktor iskoristivosti ueem jednak:

pumii fff =


uz uvjet istodobnog mjerenja u svim tokama optereenja, i u vrijeme kada nastupa maksimalno optereenje izvora, vrijednost faktora iskoristivosti iznosi:

i

ii S

Pf =


u nedostatku mjerenja, optereenje toke potronje, odnosno faktor iskoristivosti, moe se aproksimirati pomou izraza;

=

= n

ii

ii

S

SPf

1

max


rast optereenja na razini malih podruja (ili na razini toaka optereenja) moe se opisati tzv. S krivuljom koja pripada kategoriji tzv. prirodnih ili biolokih krivulja, a najee se opisuje logistikim ili Gompertzovim zakonom porasta

ulazni podaci za algoritam su: 1. faktor iskoristivosti instalirane snage u pojedinim tokama

optereenja, 2. vrijeme izgradnje, 3. instalirana snaga transformatorske stanice


pretpostavke su: 1. potroai su slinih energetskih i izvanenergetskih

karakteristika, 2. porast optereenja u svim tokama slijedio je i slijedit

e isti zakon porasta.

Parovi vrijednosti (fmi,tmi) - faktor iskoristivosti i vrijeme mjerenja (si, tgi) - veliina izgradnje i vrijeme izgradnje


Stvaraju novi par vrijednosti (fi,ti) gdje je: fi=fmi ako se mjeri uee fi=fmi*fpu ako se mjere vrna optereenja ti=tmi-tgi nad kojim se zatim vri korelacijski postupak s jednom od navednih metoda trenda


Na taj nain odreen je zakon porasta odnosno predloak za sve postojee i nove toke optereenja za slijedee vremensko razdoblje. Potranja u svakoj postojeoj toki optereenja u godini t > to odreuje se iz izraza:

it

it

i SfP =

gdje je: Pit - potranja toke i u godini t, Si - instalirana snaga u toki i, fit - faktor iskoristivosti u godini t za toku i koji se npr. za Gomp. zakon rasta odreuje po:


)0'( titnmti ef

+= u kojem je: ( )

( )nmf

t

i

i ln

lnln0

0'

=

0ttt =

t - godina za koju se predvia potranja t0 - poetna godina promatranja


Kako procijeniti kvalitetu korelacije predvianja optereenja ? Neka je, Pukt - procjenjeno ukupno opt. za neko podruje u god. t Pukmt - stvarno ukupno optereenje za neko podruje u god. t Odstupanje je tada odreeno izrazom

( ) =n

tukm

tuk PPn 1

22 1


Ako je =

+ni

tuk

ti

tuk PPP

,122

tada je oekivano optereenje rasporeeno u postojee toke optereenja i postupak predvianja je zavren.

Ako je =

Documents

Predvidjanje_opterecenja