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

Kód výsledku v 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>

Nalezeny alternativní kódy

RIV/61989100:27240/23:10253412

Výsledek na webu

<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

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

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

Popis výsledku v původním jazyce

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.

Název v anglickém jazyce

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

Popis výsledku anglicky

The essence of the result is software (a separate program and a Python library) that enables the optimization of the operation of electrical networks. An important feature is the ability to optimize the settings of the disconnecting elements of the network (topological optimization). Optimization can be performed for different combinations:- network models and their operating states,- purpose functions = quality criteria for comparing individual configurations,- manipulation elements = parameters that can be modified in the network for the purpose of increasing the quality of operation,- operational constraints = operational parameters that the found solution must meet (e.g. prevention of overloading of elements, quality of supplied energy or enforcement of a specific network topology).The software uses the external Pandapower simulator for the purposes of calculating the operational states of electrical networks (calculation of the energy flow in the network and the states-voltage and currents in individual elements) and additionally adds:- a module for the definition of optimization tasks specific to the problem of managing electrical networks (discrete and mixed topological optimization),- optimization modules: own implementation of the genetic algorithm + interface for using third-party optimization algorithms (implemented optimization using the Pymoo open library),- graphical user interface for inspection and modification of network models, specification of the optimization task, configuration of the optimization algorithm and viewing of optimization results.The software has a modular architecture that allows any combination of analyzed networks, purpose functions, manipulation elements, operation criteria and optimization algorithms, as well as their expansion with other variants.The software assumes a symmetric network model for which it calculates steady state. The network model contains important components needed for steady-state calculation (nodes, sources, lines, consumption points, transformers). By modifying the parameters of the model, it is possible to simulate various operational states and also faults in the network, and to use the software in question to search for the optimal reconfiguration.

Druh

R - Software

CEP obor

—

OECD FORD obor

20202 - Communication engineering and systems

Projekt

<a href="/cs/project/TK02030039" target="_blank" >TK02030039: Chytrý systém pro řízení energie energetických sítí</a><br>

Návaznosti

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

Rok uplatnění

2023

Kód důvěrnosti údajů

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

Interní identifikační kód produktu

033/14-12-2023_SW

Technické parametry

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).

Ekonomické parametry

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).

IČO vlastníka výsledku

61989100

Název vlastníka

VŠB - Technická univerzita Ostrava