Математична модель високовольтного вимірювального автотрансформатора, призначеного для використання в мережах Smart Grid

The object of the research is a mathematical model of the active part of the high-voltage instrument autotransformer with several output windings. The most challenging task in this model is leakage inductance calculation of single winding turns or groups of autotransformer winding turns. Also, a significant problem when calculating the parameters of the autotransformer are those operating conditions, that are close to no-load conditions.To create a mathematical model of the active part of a high-voltage autotransformer, taking into account the leakage inductance of each single winding turn (or groups of winding turns), and also the magnitude and type of the load, it is proposed to modify the known system of transformer equations detailed to the level of single turns (or groups of turns) and use the proposed method for determining the partial self- and mutual- leakage inductances by numerical methods.With a help of the developed mathematical model of the active part of a high-voltage autotransformer, a prototype of a 10 kV autotransformer with high metrological characteristics was designed and manufactured. Positive results of metrological certification of the created high-voltage autotransformer confirmed the possibility of calculating the parameters of such primary high-voltage transformers that can be used in Smart Grid networks in conjunction with analog-to-digital converters, thus unifying the electromagnetic primary high-voltage transformers.It is shown that the operating conditions of high-voltage autotransformers, close to no-load conditions, allow easily achieve high accuracy of high voltage transformation.Предложена математическая модель активной части высоковольтного автотрансформатора напряжения. Модель позволяет определять распределение напряжения по виткам и группам витков обмотки, учитывая параметры приложенного напряжения, характеристики магнитного сердечника, индуктивность рассеяния. Модель рассматривается как средство для проектирования высоковольтного измерительного электрооборудования сетей Smart Grid.Запропонована математична модель активної частини високовольтного автотрансформатора напруги. Модель дозволяє визначати розподіл напруги по витках та групах витків обмотки, враховуючи параметри прикладеної напруги, характеристики магнітного осердя, індуктивність розсіювання. Модель розглядається як засіб для проектування високовольтного вимірювального електрообладнання мереж Smart Grid

Gestão de Recursos Energéticos para Apoio à Operação dos Virtual Power Players

A liberalização dos mercados de energia elétrica e a crescente integração dos recursos energéticos distribuídos nas redes de distribuição, nomeadamente as unidades de produção distribuída, os sistemas de controlo de cargas através dos programas de demand response, os sistemas de armazenamento e os veículos elétricos, representaram uma evolução no paradigma de operação e gestão dos sistemas elétricos. Este novo paradigma de operação impõe o desenvolvimento de novas metodologias de gestão e controlo que permitam a integração de todas as novas tecnologias de forma eficiente e sustentável. O principal contributo deste trabalho reside no desenvolvimento de metodologias para a gestão de recursos energéticos no contexto de redes inteligentes, que contemplam três horizontes temporais distintos (24 horas, 1 hora e 5 minutos). As metodologias consideram os escalonamentos anteriores assim como as previsões atualizadas de forma a melhorar o desempenho total do sistema e consequentemente aumentar a rentabilidade dos agentes agregadores. As metodologias propostas foram integradas numa ferramenta de simulação, que servirá de apoio à decisão de uma entidade agregadora designada por virtual power player. Ao nível das metodologias desenvolvidas são propostos três algoritmos de gestão distintos, nomeadamente para a segunda (1 hora) e terceira fase (5 minutos) da ferramenta de gestão, diferenciados pela influência que os períodos antecedentes e seguintes têm no período em escalonamento. Outro aspeto relevante apresentado neste documento é o teste e a validação dos modelos propostos numa plataforma de simulação comercial. Para além das metodologias propostas, a aplicação permitiu validar os modelos dos equipamentos considerados, nomeadamente, ao nível das redes de distribuição e dos recursos energéticos distribuidos. Nesta dissertação são apresentados três casos de estudos, cada um com diferentes cenários referentes a cenários de operação futuros. Estes casos de estudos são importantes para verificar a viabilidade da implementação das metodologias e algoritmos propostos. Adicionalmente são apresentadas comparações das metodologias propostas relativamente aos resultados obtidos, complexidade de gestão em ambiente de simulação para as diferentes fases da ferramenta proposta e os benefícios e inconvenientes no uso da ferramenta proposta.The liberalization of electricity markets and the increasing integration of distributed energy resources in distribution networks, namely distributed generation units, consumers with demand response programs, storage systems and electric vehicles, represents an evolution for a more decentralized operation paradigm, imposing a new structure to the power system with new methods for management and control, in order to improve the exploitation of distributed energy resources and to increase the electricity use efficiency. A major contribution of this work is related to the development of an innovative methodology for managing distributed energy resources in the context of smart grids, which includes three different time horizons (24 hours, 1 hour and 5 minutes), taking into account the previous scheduling and the new operating values (production, consumption and storage) and the forecast updates. The methodologies have beem integrated into a simulation platform that could be used as decision support tool for an aggregator player, such as virtual power player. Concerning the developed methodologies, three different algorithms for the energy resource management platform are proposed, namely in the second (1 hour ahead) and third phase (5 minutes ahead) of this platform. These algorithms deal differently with the influence of the antecedents and following periods in the schedule period. Another important contribution of this work is the test and validation of the developed methodologies in a commercial platform. This platform allows the validation of the proposed methodologies and the used distributed energy resources models. This dissertation presents three case studies; each one consists in different scenarios concerning future outlooks. These case studies are important to verify the feasibility of the proposed methodologies and algorithms. Additionally, a comparison between the proposed methodologies is presented concerning the obtained results, the complexity in simulation environment for the different phases of the proposed methodologies and the advantages and drawbacks in the use of the proposed tool