Designing of multi loop electric power network structures with the use of evolutionary algorithms

• Autorzy: Parol M.

Warianty tytułu

PL

Projektowanie struktur wielopętlowych sieci elektroenergetycznych przy użyciu algorytmów ewolucyjnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Designing of optimal structure of multi loop electric power networks has been described in this paper. Networks of this type are typical for urban areas, where loop intermediate networks are very often built, both as MV networks and as LV networks. Multi loop network structure designing problem consists in determining of a set of loops with minimal total annual costs. The total annual costs include fixed (investment) costs, variable (operating) costs and supply-interruption costs. Optimization task taking into account only fixed costs meets classical formulation of the vehicle Routing Problem. However, when we take into account all three annual costs components that classical approach usually cannot be used. The optimization problem, similarly as the Vehicle Routing Problem, belongs to the class of very complicated mathematical problems in respect of computational effort (so called NP problems). In this type of problems with real sizes (big number of nodes and branches) it is suitable to use heuristic methods. Multi criterion optimization model is proposed in the paper. The aim of optimization process is: minimization of total annual network costs and maximization of the average grade of satisfaction function of consumers voltage deviations. In order to solve mathematical model of designing problem of optimal structure of multi loop electric power networks evolutionary algorithms and fuzzy numbers have been used. Computational experiments have been executed on the test problem. The comparison between the effects of evolutionary algorithm action and the artificial neural network has been made for this test. Obtained results show that evolutionary algorithm can be a useful tool for designing of multi loop electric power network optimal structure.

PL

W artykule opisano projektowanie optymalnych struktur wielopętlowych sieci elektroenergetycznych. Sieci tego typu są typowe dla obszarów miejskich, gdzie bardzo często buduje się sieci pętlowe przelotowe, zarówno jako sieci średnich napięć (SN), jak i sieci niskich napięć (nN). Projektowanie optymalnych struktur sieci elektroenergetycznych polega na znalezieniu takiego zbioru pętli, który minimalizuje całkowite koszty roczne pracy sieci. W skład kosztów rocznych wchodzą: koszty stałe, koszty zmienne oraz koszty związane z przerwami w dostawie energii elektrycznej. Zadanie optymalizacyjne biorące pod uwagę jedynie koszty stałe zgodne jest z klasycznym modelem problemu dostaw (ang. Vehicle Routing Problem). W przypadku uwzględniania wszystkich elementów składowych funkcji kosztów rocznych, to klasyczne podejście zazwyczaj nie może być zastosowane. Opisany problem optymalizacyjny, podobnie jak zadanie VRP, należy do klasy bardzo skomplikowanych zadań matematycznych, ze względu na wysiłek obliczeniowy (tzw. problemów NP- trudnych). Przy tego typu problemach o rzeczywistych rozmiarach (duża liczba węzłów i gałęzi) wskazane jest. stosowanie metod heurystycznych. W artykule zaproponowano model optymalizacji wielokryterialnej. Celem procesu optymalizacyjnego jest: minimalizacja całkowitych rocznych kosztów pracy sieci oraz maksymalizacja średniego stopnia spełnienia tzw. funkcji satysfakcji (przynależności) ze względu na odchylenia napięcia u odbiorców energii elektrycznej. W celu rozwiązania modelu matematycznego zadania projektowania optymalnych struktur wielopętlowej sieci elektroenergetycznej zastosowano technikę algorytmów ewolucyjnych oraz teorię liczb rozmytych. Przeprowadzono eksperymenty obliczeniowe na wybranym problemie testowym. Wykonane zostały także analizy porównawcze działania algorytmu ewolucyjnego i sztucznej sieci neuronowej dla testowanej sieci elektroenergetycznej. Uzyskane rezultaty pokazują, że algorytm ewolucyjny może być użytecznym narzędziem do projektowania optymalnych struktur wielopętlowych sieci elektroenergetycznych.

Słowa kluczowe

EN

electric power network; multi loop electric power network; evolutionary algorithm; NP-hard

PL

sieci elektroenergetyczne; wielopętlowa sieć elektroenergetyczna; algorytmy ewolucyjne; NP-trudny

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Maszyn Przepływowych PAN ; Komitet Problemów Energetyki Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Archiwum Energetyki
• Rocznik: 2003
• Tom: T. 32, nr 1/2
• Strony: 63--84
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz.

Twórcy

autor

Parol M.

• Instytut Elektroenergetyki Politechniki Warszawskiej