Reducing the Impact of Failures in Power Grids on the End Recipients by Means of Grid Structure Sectioning

The paper reviews the options to reduce the impact of failure effects in medium voltage distribution grids in terms of the frequency and duration (short, long, very long and catastrophic) of outages of end-consumers’ supply. As the method to reduce the failure effects, the placement in the grid structure of remotely controlled circuit breakers and/or reclosers was adopted, which in the event of a failure allows disconnecting only part of the grid in the failure area. An important element of this method is the selection of the optimal number of these circuit breakers and their optimal location in the grid structure. The paper proposes a method of solving these issues by applying distribution grid reliability models and evolutionary algorithms that allow for optimizing the location of circuit breakers. As the optimization criteria, the ENS, SAIDI and SAIFI indicators were adopted. The analysis was based on an example model of a real distribution grid structure. The model includes the reliability parameters of individual grid sections, distribution nodes, MV/LV switching substations, and the number of recipients connected to a specific substation.

Artykuł obejmuje analizę możliwości ograniczenia oddziaływania skutków awarii w sieciach dystrybucyjnych średnich napięć, w zakresie częstości występowania i czasu trwania przerw (krótkich, długich, bardzo długich i katastrofalnych) w zasilaniu odbiorców końcowych. Jako metodę ograniczenia skutków awarii przyjęto lokalizację w strukturze sieciowej wyłączników zdalnie sterowanych lub reklozerów, które w przypadku awarii pozwolą na odłączenie tylko części sieci lub ciągu zasilania w obszarze występowania awarii. Istotnym elementem tej metody jest optymalny dobór liczby tych wyłączników oraz ich lokalizacja w strukturze sieciowej. Artykuł proponuje metodę rozwiązania tych zagadnień poprzez zastosowanie modeli niezawodnościowych sieci dystrybucyjnych oraz algorytmów ewolucyjnych pozwalających na optymalizację lokalizacji wyłączników. Jako kryteria optymalizacyjne przyjęto wartości wskaźników ENS, SAIDI oraz SAIFI. Analizę przeprowadzono na przykładzie modelu opracowanego na podstawie struktury rzeczywistej sieci dystrybucyjnej. W modelu uwzględniono parametry niezawodnościowe poszczególnych odcinków sieci, węzłów rozdzielczych, stacji rozdzielczych SN/nN oraz liczbę odbiorców przyłączonych do danej stacji.