Geostatistical Characteristics of the Structure of Spatial Variation of Electrical Power in the National 110 KV Network Including Results of Variogram Model Components Filtering

• Autorzy: Namysłowska-Wilczyńska B. , Wilczyński A.

Identyfikatory

DOI

10.12736/issn.2300-3022.2015106

Warianty tytułu

PL

Geostatystyczny opis struktury powierzchniowej zmienności mocy elektrycznej w krajowej sieci 110 kV z wykorzystaniem rezultatów filtrowania składowych modeli wariogramów

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The paper provides results of analysing the superficial variability of electrical power using two geostatistical methods – lognormal kriging and ordinary kriging. The research work was to provide detailed characterization and identification of the electrical load variability structure at nodes of a 110 kV network over the whole territory of Poland having been analyzed on the basis of results from kriging techniques applied. The paper proposes the methodology using two techniques of modelling and estimating average values Z* of electrical powers, i.e. lognormal kriging and ordinary kriging. The input data for calculations were electrical powers at nodes of 110 kV network related to the same time moment, i.e. 11:00 a.m. in summer and winter seasons. Kriging calculations were made for various variants of examinations. Filtering was carried out for assumed complex theoretical models of semivariograms of electrical powers, which means their dividing into several models components of the covariance (nugget effect, 1 spherical model, 2 spherical model), which were filtered out successively. Then, estimations were made for average values Z* of powers while particular components are passed over. The results of analyses made with considering particular components of semivariograms models were shown in raster maps providing distributions of estimated average values Z* of electrical powers. This allowed the orientation of variations in values of this parameter, both over the territory of the whole country and in time domain, for two seasons – summer and winter, and also when various models components were assumed of semivariograms of the loads. Detailed analysis of spatial-time variability of average values Z* of electrical loads over the country allowed to identify their range and nature of variability.

PL

W artykule przedstawiono rezultaty analizy powierzchniowej zmienności mocy elektrycznych z wykorzystaniem dwóch metod geostatystycznych – krigingu lognormalnego i krigingu prostego. Celem pracy było dokładne scharakteryzowanie i rozpoznanie struktury zmienności obciążeń elektrycznych w węzłach sieci 110 kV na obszarze całego kraju, analizowanej na podstawie uzyskanych rezultatów użycia technik krigingowych. W artykule zaproponowano metodologię wykorzystującą dwie techniki modelowania i szacowania wartości średnich Z* mocy elektrycznych, tj. kriging lognormalny i kriging prosty. Danymi wejściowymi do obliczeń były moce elektryczne w węzłach sieci 110 kV, związane z tym samym momentem czasowym, tj. godz. 11.00, w okresach letnim i zimowym. Obliczenia krigingowe wykonano przy założeniu różnych wariantów badania. Przeprowadzano filtrowanie przyjętych złożonych modeli teoretycznych semiwariogramów mocy elektrycznych, czyli rozdzielenie modeli na różne składowe (efekt samorodków, 1 model sferyczny, 2 model sferyczny), które były kolejno odfiltrowywane. Następnie szacowano wartości średnich Z* mocy, z pominięciem poszczególnych składowych. Rezultaty analiz wykonanych z uwzględnieniem kolejnych składowych modeli semiwariogramów przedstawiono na mapach rastrowych rozkładów wartości średnich estymowanych Z* mocy. Pozwoliło to na zorientowanie się w zmianach wartości tego parametru zarówno na obszarze całego kraju, jak i w czasie, w dwóch sezonach roku, letnim i zimowym, a także przy założeniu różnych składowych modeli semiwariogramów obciążeń. Dokładna analiza zmienności przestrzenno-czasowej średnich Z* obciążeń elektrycznych, przeprowadzona dla obszaru kraju, umożliwiła zorientowanie się w ich zakresie i charakterze zróżnicowania.

Słowa kluczowe

EN

electrical power; superficial variation; geostatistical modelling; ordinary kriging; lognormal kriging; filtering components in models of variograms

PL

moc elektryczna; zmienność powierzchniowa; modelowanie geostatystyczne; kriging zwyczajny; kriging lognormalny; filtrowanie składowych modeli wariogramów

• Wydawca: ENERGA SA
• Czasopismo: Acta Energetica
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 1
• Strony: 72--87
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Namysłowska-Wilczyńska B.

• Wrocław University of Technology

autor

Wilczyński A.

• Wrocław University of Technology

Bibliografia

• 1. Namysłowska-Wilczyńska B., Wilczyński A., Filtrowanie składowych modeli wariogramów mocy elektrycznej w krajowej sieci 110 kV z zastosowaniem krigingu, [Filtering of components of variogram models of electrical power in the national 110 kV grid with the use of kriging] the VII th National Scientific Conference INFOBAZA 2014 Inspiration • Integration • Implementation, Gdańsk University of Technology, Institute of Oceanology of the Polish Academy of Sciences, TASK Academic Computer Centre in Gdańsk. Gdańsk – Sopot, 8–10 Sep. 2014, Conference proceedings, electronic version, full version of the paper, a national paper, abstract in Polish, pp. 43–44; Filtering the components in models of electrical power variograms for national 100 kV network using kriging estimation. Abstract in English, pp. 44–45.
• 2. Namysłowska-Wilczyńska B., Studium modelowania i szacowania porfirowego złoża miedzi Rio Blanco w Peru. 3D modelling and estimating of Rio Blanco porphyritic copper deposit in Peru, Prace Wrocławskiego Towarzystwa Naukowego B SERIES, No. 220. KOPMUTEROWE WSPOMAGANIE BADAŃ NAUKOWYCH XXI [COMPUTER-AIDED SCIENTIFIC RESEARCH XXI], Wrocław 2014, pp. 53–65.
• 3. Namysłowska-Wilczyńska B., Analizy przestrzenne z zastosowaniem metod geostatystycznych. Modelowanie 3D porfirowego złoża miedzi Rio Blanco w Peru [Spatial analyses with the use of geostatistical methods. 3D modelling of Rio Blanco porphyritic copper deposit in Peru, ROCZNIKI GEOMATYKI (Annals of Geomatics) 2007, The Polish Association for Spatial Information, Warsaw, Vol. V, book 1, pp. 91–103.
• 4. Namysłowska-Wilczyńska B., Geostatistical methods used to estimate Sieroszowice copper ore deposit parameter. Zeitschrift fur Geologische Wissenschaften, Journal for the Geological Sciences, Berlin 2012, 40 (6), pp. 329–361.
• 5. Namysłowska-Wilczyńska B., Uncertainty estimation through geostatistical simulations Geomin 2013 3rd International Seminar on Geology for the Mining Industry, 24–26 July 2013, Santiago, Chile. Proceedings GEOMIN 2013. Chapter 2 Modelling and Geostatistics. Gecamin Publications, Edit. Jozsef Ambrus et al., pp. 63–70.
• 6. Namysłowska-Wilczyńska B., Skorupska B., Wieniewski A., Analiza geostatystyczna zmienności parametrów technologicznych popiołożużli zdeponowanych na składowisku odpadów przemysłowych [Geostatistical analysis of the variability of technological parameters of ash/shalg deposits in an industrial waste landfill], Ochrona Środowiska 2012, Vol. 34, No. 2, pp. 43–48.
• 7. Namysłowska-Wilczyńska B., Wilczyński A., Analiza obciążeń sieci NN i 110 kV zamkniętej z wykorzystaniem optymalizacji geostatystycznej [Analysis of loads in LV and 110kV open grid with the use of geostatistical optimisation], Part I, Raport series SPR No. 13/2002, commissioned by PSE S.A., Institute of Geotechnics and Hydrotechnics of Wroclaw University of Technology, Wrocław 2002.
• 8. Namysłowska-Wilczyńska B., Wilczyński A., Funkcja wariogramu jako narzędzie badania zmienności obciążeń elektrycznych w układzie powierzchniowym [The variogram function as a tool for studying the spatial variation of electrical loads], Elektroenergetyka 2003, No. 4, pp. 18–34.
• 9. Namysłowska-Wilczyńska B., Wilczyński A., Zastosowanie metod geostatystycznych do analizy przestrzennej zmienności obciążeń elektrycznych dla obszaru Polski [An application of geostatistical methods for spatial analysis of the electrical load variation in Poland, Roczniki Geomatyki 2005, Vol. III, book 2, The Polish Association for Spatial Information, pp. 125–134.
• 10. Namysłowska-Wilczyńska B., Wilczyński A. Tymorek A., Modelowanie powierzchniowe obrazu zmian obciążeń elektrycznych z zastosowaniem krigingu lognormalnego [Spatial modelling of the imagee of changes in electrical loads with the use of lognormal using kriging], Elektroenergetyka 2004, No. 1, pp. 1–15.
• 11. Namysłowska-Wilczyńska B., Wilczyński A., Spatial Electrical Loads Modelling Using the Geostatistical Methods, International CODATA Conference 2004 “The Information Society: New Horizons for Science”, Berlin, Germany, 7–10 November 2004, s. 25. pdf paper, [online] http://www.codata.org/04conf/paper/ Namyslowska-Wilczynska-paper.
• 12. Wilczyński A., Modelowanie powierzchniowe obciążeń elektrycznych z wykorzystaniem krigingowej metody estymacyjnej [Spatial modelling of electrical loads with the use of kriging estimation method], Archiwum Energetyki 2004, No. 1–2, pp. 31–50.
• 13. Namysłowska-Wilczyńska B., Wilczyński A., 3D Electric power demand forecasting as a tool for planning electrical power firm’s activity by means of geostatistical methods, Econometrics. Forecasting, No. 28, Research Papers of Wrocław University of Economics, No. 91, Wrocław 2010, pp. 95–112.
• 14. Namysłowska-Wilczyńska B., Wilczyński A., Structural analysis of variation of electricity transmission marginal costs, Ekonometria. Econometrics 2013, No. 1 (39), Research Papers of Wrocław University of Economics, pp. 71–84.
• 15. Namysłowska-Wilczyńska B., Wilczyński A., Geostatistical model (2D) of the surface distribution of electricity transmission marginal costs, Econometrics, Ekonometria. Econometrics 2013, No. 1 (39), Research Papers of Wrocław University of Economics, pp. 85–84.
• 16. Namysłowska-Wilczyńska B., Geostatistical hydrogeochemical 3D model for Kłodzko underground water intake area. Part I. Estimation of basic statistics on quality parameters of underground waters, Studia Geotechnica et Mechanica 2013, Vol. XXXV, No. 1, pp. 157–181.
• 17. Armstrong M., Basic Linear Geostatistics, Springer, Berlin 1998.
• 18. Namysłowska-Wilczyńska B., Geostatystyka – Teoria i Zastosowania [Geostatistics – Theory and Applications], Publishing House of the Wroclaw University of Technology, Wrocław, 2006.