Analysis and Optimization of medium Voltage Distribution Networks with Integration of Decentralized Generation

Gamal Abdel-Latif Hemdan, Nasser

Within the framework of this thesis, an analysis and optimization of MV distribution networks with interconnection of DG units have been introduced. The presented work can be mainly divided into four parts. In the first part, investigations of the impacts of DG unit’s interconnection on the loadability of MV distribution networks are introduced. The loadability is evaluated based on two aspects; namely the maximum loading according to the voltage limit and the maximum loading according to the voltage stability limit. In the second part a new methodology for integration of the DG units in order to enhance the voltage limit loadability is presented. The effectiveness of the presented methodology is demonstrated in a test network with integration of different penetration levels of DG. In the third part, investigations on the implications of Distributed Wind Power Generation on voltage ranges, voltage profiles, and energy losses of a real MV distribution network are introduced. In the last part of the thesis, a new methodology for optimal reconfiguration of a typical MV network with the existence of different DG technologies is presented. The proposed methodology implementing C++ and NEPLAN software is developed for optimizing the switching state of the network where the load and generation profiles are taken into consideration. The objective function of the proposed algorithm is minimizing the energy losses. The VDEW standard load profiles for households and commercials are used in the simulation. The supplied power from the DG units is taken with constant penetration levels of 0%, 50%, and 100% in the first phase of the study. Then the generation profiles of different DG types are taken into consideration based on measurement data. The presented method yields good results in minimizing the energy losses, improving the voltage ranges, and relieving the bottlenecks in the lines.

In dieser Dissertation wird eine Analyse und Optimierung der Mittelspannungsverteilungsnetze (MS) in Verbindung mit DE Einheiten durchgeführt. Die präsentierte Arbeit kann hauptsächlich in vier Teile unterteilt werden. Im ersten Teil werden Untersuchungen zu den Einflüssen der Integration von DE-Einheiten auf die Belastbarkeit von MS-Verteilungsnetzen durchgeführt. Für den zweiten Teil dieser Arbeit wird eine Methode der Optimierung dargestellt, die die Integration von dezentralen Erzeugern beschreibt, ohne die zulässigen Spannungsgrenzen zu verletzen. Im dritten Teil dieser Arbeit, werden Untersuchungen der Dezentralen Wind-Energie-Einspeisungen bezüglich der Spannungsreihen, Spannungsprofile, und Energie-Verluste eines realen MS-Verteilungsnetzes durchgeführt. Der Simulation werden Standartlastprofile für Haushalte an den Niederspannungsabgängen der MS-Station hinterlegt. Der optimierte Betrieb der MS-Netze in Verbindung mit den DE wird für typische Netze dargestellt. Die typischen Netze werden basierend auf echten Daten erstellt. Die Zielfunktion dieser Arbeit besteht darin, die Verluste zu minimieren. Aus diesem Grund werden in einem weiteren Teil dieser Arbeit Last- und Erzeugungsprofile eingeführt. Die VDEW Standardlastprofile für Haushalte, und Gewerbe werden in der Netzberechnung verwendet. Der Konfigurationsprozess der Trennstellen (Trennstellenoptimierung) der Netze wird mit Hilfe der NEPLAN-Software durchgeführt. Aufbauend darauf wird, unter Zuhilfenahme einer C++ Routine, eine Netzberechnung Software für die verschiedenen Durchdringungsgrade von 0 %, 50 % sowie 100 % vorgestellt. Weiterhin werden Erzeugungsprofile verschiedener Typen DE (z.B. Photovoltaik und Blockheizkraftwerke) basierend auf Messdaten in die Untersuchung mit einbezogen. Als Ergebnis der Untersuchung konnte eine verminderte Leistungsauslastung, eine Verbesserung der Spannungsqualität sowie eine Minimierung der Energie-Verluste erzielt werden.

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Gamal Abdel-Latif Hemdan, Nasser: Analysis and Optimization of medium Voltage Distribution Networks with Integration of Decentralized Generation. 2011.

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