Ανάπτυξη γενικευμένων μοντέλων για την ανάλυση της δυναμικής συμπεριφοράς έξυπνων ηλεκτρικών δικτύων
Authors: Μπαρζεγκάρ-Ντοβόμ Γεώργιος 
Published: December 2022

Στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής αποτελεί η δημιουργία γενικευμένων μοντέλων για την ανάλυση της δυναμικής συμπεριφοράς έξυπνων ηλεκτρικών δικτύων (ΕΗΔ). Στα μοντέλα αυτά ενσωματώνονται καινοτόμες τεχνικές χρησιμοποιώντας μετρήσεις, οι οποίες είναι κατά κανόνα διαθέσιμες στα σύγχρονα ΕΗΔ. Η ακρίβεια στη μοντελοποίηση χρησιμοποιώντας μετρήσεις εξαρτάται σε σημαντικό βαθμό από την αποτελεσματικότητα των τεχνικών επεξεργασίας που εφαρμόζονται στα δεδομένα των μετρήσεων. Για τον σκοπό αυτό, αρχικά, αναπτύσσεται μια ολοκληρωμένη μεθοδολογία επεξεργασίας δεδομένων για τη δημιουργία δυναμικών ισοδύναμων μοντέλων (ΔΙΜ). Στην προτεινόμενη μεθοδολογία μελετάται η εφαρμογή μιας αυτοματοποιημένης μεθόδου ανίχνευσης συμβάντων, ενώ στη συνέχεια, εφαρμόζονται διάφορες τεχνικές επεξεργασίας σήματος (διόρθωση ελλιπών δεδομένων, φιλτράρισμα μετρήσεων, εύρεση του βέλτιστου μήκος παραθύρου του σήματος, κ.α.) προκειμένου να βελτιωθεί η ποιότητα των σημάτων που χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη ΔΙΜ. Η αποτελεσματικότητα της προτεινόμενης μεθοδολογίας διερευνάται με τη βοήθεια τεχνητών δυναμικών αποκρίσεων θεωρώντας τυπικές παραμέτρους μοντέλων από τη βιβλιογραφία, αποκρίσεων από προσομοιώσεις σε λογισμικό πακέτο, καθώς και πραγματικών μετρήσεων οι οποίες ελήφθησαν σε ένα δίκτυο διανομής ηλεκτρικής ενέργειας (ΔΔΗΕ) εργαστηριακής κλίμακας. Κατόπιν, αναπτύσσεται μια νέα μεθοδολογία ποιοτικής και ποσοτικής αξιολόγησης των σημαντικότερων στατικών (εξαρτώμενων και μη από τη συχνότητα), δυναμικών και σύνθετων ισοδύναμων μοντέλων που έχουν προταθεί στη σχετική βιβλιογραφία, όσον αφορά στην ακρίβεια προσομοίωσης και στην ευρωστία (ικανότητα γενίκευσης). Ο πυρήνας της μεθοδολογίας είναι η προσομοίωση ενός μεγάλου αριθμού δυναμικών αποκρίσεων, λαμβάνοντας υπόψη διαφορετικές λειτουργικές καταστάσεις του δικτύου και επίπεδα διαταραχών. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιείται ένα σύνολο δεικτών αξιολόγησης και εφαρμόζεται μια νέα μέθοδος ανάλυσης της ευαισθησίας των παραμέτρων των μοντέλων. Βασικό χαρακτηριστικό της προτεινόμενης προσέγγισης είναι η ικανότητα εφαρμογής της σε οποιοδήποτε υπό μελέτη σύστημα. Κύριος στόχος της προαναφερθείσας ανάλυσης είναι η παροχή πρακτικών οδηγιών‐συστάσεων για τον καθορισμό των καταλληλότερων ΔΙΜ που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανάλυση της δυναμικής συμπεριφοράς των ΔΔΗΕ ανάλογα με τις λειτουργικές συνθήκες. Για τη μελέτη αυτή, χρησιμοποιούνται αποτελέσματα προσομοιώσεων τα οποία ελήφθησαν από πρότυπα ΔΔΗΕ. Επιπλέον, προτείνεται μια καινοτόμα διαδικασία για την ανάπτυξη εύρωστων ΔΙΜ από μετρήσεις που μπορούν να χρησιμοποιηθούν αποτελεσματικά για την προσομοίωση της δυναμικής συμπεριφοράς ΔΔΗΕ. Στόχος της προτεινόμενης μεθόδου αποτελεί η εύρεση γενικευμένων σχέσεων μεταξύ των συνθηκών λειτουργίας, των αρμονικών μετρήσεων του δικτύου και των παραμέτρων ισοδύναμων μοντέλων, προκειμένου να καταστεί εφικτή η εφαρμογή τους για ένα μεγάλο εύρος λειτουργικών συνθηκών του δικτύου και διαταραχών. Για τον σκοπό αυτό αξιοποιούνται και αξιολογούνται διάφορες τεχνικές μηχανικής μάθησης. Η αποτελεσματικότητα της προτεινόμενης τεχνικής γενίκευσης επαληθεύεται σε δεδομένα προσομοιώσεων καθώς και πραγματικών μετρήσεων που ελήφθησαν σε ΔΔΗΕ εργαστηριακής κλίμακας, ενώ η απόδοσή της συγκρίνεται με συμβατικές μεθόδους της βιβλιογραφίας.