Database of entities and software for optimizing the flow of a selected electrical network of the Czech Republic (VP1+VP5+VP6)

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61989100%3A27740%2F23%3A10253412" target="_blank" >RIV/61989100:27740/23:10253412 - isvavai.cz</a>

Alternative codes found

RIV/61989100:27240/23:10253412

Result on the web

<a href="https://code.it4i.cz/ADAS-Private/distributionnetworks/optimgridflow" target="_blank" >https://code.it4i.cz/ADAS-Private/distributionnetworks/optimgridflow</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Databáze entit a software pro optimalizaci toku vybrané elektrické sítě ČR (VP1+VP5+VP6)

Original language description

Podstatou výsledku je software (samostatný program a Python knihovna), který umožňuje optimalizaci provozu elektrických sítí. Významnou vlastností je umožnění optimalizace nastavení rozpojovacích prvků sítě (topologická optimalizace). Optimalizaci je možné provádět pro různé kombinace:- modelů sítě a jejich provozních stavů,- účelových funkcí = kritéria kvality pro porovnávání jednotlivých konfigurací,- manipulačních prvků = parametry, které lze v síti upravovat pro účely zvýšení kvality provozu,- provozních omezení = provozní parametry, které nalezené řešení musí splňovat (např. zamezení přetížení prvků, kvalita dodávané energie nebo vynucení konkrétní topologie sítě).Software využívá externí simulátor Pandapower pro účely výpočtu provozních stavů elektrických sítí (výpočet toku energie v síti a stavů-napětí a proudů v jednotlivých prvcích) a navíc přidává:- modul pro definici optimalizačních úloh specifický pro problém řízení elektrických sítí (diskrétní a smíšená topologická optimalizace),- optimalizační moduly: vlastní implementaci genetického algoritmu + rozhraní pro využití optimalizačních algoritmů třetích stran (implementována optimalizace využívající otevřenou knihovnu Pymoo),- grafické uživatelské rozhraní pro inspekci a úpravu síťových modelů, specifikace optimalizační úlohy, konfigurace optimalizačního algoritmu a prohlížení výsledků optimalizace.Software má modulární architekturu, která umožňuje libovolné kombinace analyzovaných sítí, účelových funkcí, manipulačních prvků, kritérií provozu a optimalizačních algoritmů, a také jejich rozšiřování o další varianty.Software předpokládá symetrický model sítě, pro který počítá ustálený chod. Model sítě obsahuje významné komponenty potřebné pro výpočet ustáleného chodu (uzly, zdroje, vedení, odběrná místa, transformátory). Úpravami parametrů modelu lze simulovat různé provozní stavy a také poruchy v síti a využít předmětný software pro hledání optimální rekonfigurace.

Czech name

Databáze entit a software pro optimalizaci toku vybrané elektrické sítě ČR (VP1+VP5+VP6)

Czech description

Podstatou výsledku je software (samostatný program a Python knihovna), který umožňuje optimalizaci provozu elektrických sítí. Významnou vlastností je umožnění optimalizace nastavení rozpojovacích prvků sítě (topologická optimalizace). Optimalizaci je možné provádět pro různé kombinace:- modelů sítě a jejich provozních stavů,- účelových funkcí = kritéria kvality pro porovnávání jednotlivých konfigurací,- manipulačních prvků = parametry, které lze v síti upravovat pro účely zvýšení kvality provozu,- provozních omezení = provozní parametry, které nalezené řešení musí splňovat (např. zamezení přetížení prvků, kvalita dodávané energie nebo vynucení konkrétní topologie sítě).Software využívá externí simulátor Pandapower pro účely výpočtu provozních stavů elektrických sítí (výpočet toku energie v síti a stavů-napětí a proudů v jednotlivých prvcích) a navíc přidává:- modul pro definici optimalizačních úloh specifický pro problém řízení elektrických sítí (diskrétní a smíšená topologická optimalizace),- optimalizační moduly: vlastní implementaci genetického algoritmu + rozhraní pro využití optimalizačních algoritmů třetích stran (implementována optimalizace využívající otevřenou knihovnu Pymoo),- grafické uživatelské rozhraní pro inspekci a úpravu síťových modelů, specifikace optimalizační úlohy, konfigurace optimalizačního algoritmu a prohlížení výsledků optimalizace.Software má modulární architekturu, která umožňuje libovolné kombinace analyzovaných sítí, účelových funkcí, manipulačních prvků, kritérií provozu a optimalizačních algoritmů, a také jejich rozšiřování o další varianty.Software předpokládá symetrický model sítě, pro který počítá ustálený chod. Model sítě obsahuje významné komponenty potřebné pro výpočet ustáleného chodu (uzly, zdroje, vedení, odběrná místa, transformátory). Úpravami parametrů modelu lze simulovat různé provozní stavy a také poruchy v síti a využít předmětný software pro hledání optimální rekonfigurace.

Type

R - Software

CEP classification

—

OECD FORD branch

20202 - Communication engineering and systems

Project

<a href="/en/project/TK02030039" target="_blank" >TK02030039: Energy System for Grids</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2023

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Internal product ID

033/14-12-2023_SW

Technical parameters

Software je vyvinut v jazyce Python. Pro účely simulace fyzikální odezvy elektrické sítě využívá open-source řešič Pandapower validovaný na testových příkladech IEEE. Software je možno využít jako Python knihovnu v navazujících aplikacích, ale také jako samostatný program s grafickým uživatelským rozhraním s možností interaktivní manipulace a validace modelu sítě a jeho parametrů, nastavení a spouštění optimalizačního procesu s automatickým exportem nalezené optimální konfigurace a jejího porovnání s původním modelem sítě. Samostatný program je možné spustit na stanici s nainstalovaným Python interpreterem nebo po kompilaci do samostatného .exe souboru jako aplikaci na platformě Windows. Software umožňuje načítat model sítě kompatibilní s formátem používaném v simulátoru Pandapower. Model může být uložen v JSON formátu (textový soubor s příponou .json) nebo ve formátu MS Excel tabulky (soubor s příponou .xlsx), kde jednotlivé třídy entit a jejich parametry jsou specifikovány v samostatných listech. Specifikaci modelu sítě lze upravovat ve zdrojovém souboru formátu .xlsx. Úpravy parametrů lze také provádět v dodaném grafickém uživatelském rozhraní. Navíc lze načítat provozní scénáře ve speciálním formátu .xlsx tabulky definujícím změny oproti bázovým parametrům (variace odběrů, modelování poruch, libovolné jiné změny parametrů). Software k optimalizaci využívá evoluční algoritmy, jejichž iterace jsou urychlené pomocí paralelizace přes všechna výpočetní jádra stanice, na které je spouštěn. Převod „genomu“ evolučních algoritmů do konfigurace sítě během optimalizačního procesu probíhá samostatně pro každou skupinu prvků. Takto je umožněn volný výběr kombinace manipulačních prvků vzhledem k požadavkům uživatele a možnost kombinace diskrétních (nastavení rozpojovacích prvků, odboček transformátorů) a spojitých (regulace jalového proudu výroben) proměnných. Výpočet účelové funkce pro selekci propagovaných kandidátních konfigurací je prováděn nezávisle na manipulačních prvcích po konfiguraci sítě. Implementovány jsou možnosti minimalizace ztrát v síti; minimalizace zkratových proudů v uzlech sítě; regulace přetoků jalového výkonu do nadřazené sítě. Vynucení omezení je zahrnuto dvojím způsobem: 1) jako penalta kandidátní konfigurace, která je minimalizována prioritně (uplatňováno pro napěťová a zátěžová omezení), 2) jako projekce „genomu“ evolučních algoritmů na množinu přípustných řešení pomocí grafových algoritmů, což zajistí jejich splnění pro každou kandidátní konfiguraci (uplatňováno pro vynucení topologických vlastností – propojení uzlů a paprskového provozu sítí).

Economical parameters

Software umožňuje modelování řady scénářů, např. poškození či ztráty funkčnosti (interoperability) komponent distribuční soustavy vlivem technické poruchy, útoku, či extrémního počasí. Software je proto možné využít i pro plánování nových infrastrukturních projektů, v oblasti rozvoje či retrofitu distribučních soustav či jejich částí. Tyto funkcionality budou velmi žádané s ohledem na rozvoj elektromobility a integraci distribuované výroby (obnovitelných zdrojů elektrické energie) do elektrizační soustavy. Tímto způsobem je možno posuzovat ekonomické i technické aspekty infrastrukturálního návrhu, včetně přínosů nových prvků v distribuční síti (např. optimální využití dálkově ovládaných úsečníků pro běžné i poruchové stavy).

Owner IČO

61989100

Owner name

VŠB - Technická univerzita Ostrava