Jahresbericht 2007 - FGE - RWTH Aachen University

DISSERTATIONEN
Im Strahlennetz sind keine Umschaltmöglichkeiten
vorhanden, wodurch das Strahlennetz eine hohe Unterbrechungsdauer
und somit eine niedrige Versorgungszuverlässigkeit
aufweist. Das Strahlennetz weist
üblicherweise die geringsten Investitionskosten aufgrund
geringster Anzahl an Betriebsmitteln auf. Angesichts
der niedrigen Versorgungszuverlässigkeit wird
eine derartige Netzform in Industrieländern jedoch
kaum angewendet. Mit einem Strahlennetz kann eine
Untergrenze für die Kosten von 20(10)-kV-Netzen
abgeleitet werden. Daher wird diese Bewertungsmethode
in Ländern wie Schweden durch die Regulierungsbehörde
für eine Effizienzanalyse der Verteilungsnetze
eingesetzt. Aus diesem Grund wird auch in dieser
Arbeit diese Netzform berücksichtigt.
Im Gegensatz zum Strahlennetz verliert das Maschennetz
im hohen Maß an Übersichtlichkeit. Daher wird
das Maschennetz von den Netzbetreibern in der Grundsatzplanung
für die 20(10)-kV-Netze nicht angestrebt
und bleibt daher in dieser Arbeit außer Betrachtung.
Beim Ring-/Strangnetz werden die 20(10)-kV-Stationen
in der Regel ausgehend von den 110-kV-Stationen
ringförmig verbunden. Zur Begrenzung der Ausfallfolgen
eines Leitungs- oder 20(10)-kV-Stationsfehlers
werden die Ringe im Normalbetrieb strahlenförmig
betrieben.
Vorliegende Untersuchungen zeigen, dass die Ring- und
Strangnetzform sowohl eine angemessen hohe Versorgungszuverlässigkeit
als auch eine gute Wirtschaftlichkeit
aufweisen und daher von Netzbetreibern für die
20(10)-kV-Netze als Standardnetzform für die Grundsatzplanung
präferiert werden. Ring- und Strangnetze
bilden entsprechend den Schwerpunkt dieser Arbeit.
Beim Ring-/Strangnetz mit Stützpunktstationen sind im
Versorgungsgebiet verteilte Stützpunktstationen über
20(10)-kV-Transportleitungen mehrfach redundant an
eine oder mehrere 110-kV-Stationen angeschlossen.
Das Ring-/Strangnetz mit Stützpunktstationen ist
grundsätzlich eine Kombination aus Ring-/Strangnetz
und vermaschtem 20(10)-kV-Transportnetz. Daher wird
das Ring-/Strangnetz mit Stützpunktstationen in dieser
Arbeit nicht explizit betrachtet.
Betriebsmittelwahl
Bei Neubau- und Erneuerungsmaßnahmen werden
aufgrund der Vorteile bei Einkauf, Lagerhaltung u. a.
nur wenige Standardbetriebsmitteltypen eingesetzt [3].
3 Modelle und Verfahren
3.1 Technisches Systemmodell
3.1.1 Entwickeltes heuristisches Verfahren
Das entwickelte heuristische Verfahren für die Grundsatzplanung
von 20(10)-kV-Netzen ist ein zweistufiges
Optimierungsverfahren [6]. In der ersten Stufe wird
durch das Eröffnungsverfahren eine zulässige Lösung
generiert, die in der zweiten Stufe iterativ verbessert
wird. Die Anzahl der Abgänge beeinflusst den Rechenaufwand
erheblich. Daher wird während des Optimierungsprozesses
ein spezieller Algorithmus angewandt,
um deren Anzahl möglichst frühzeitig zu reduzieren.
Wird das Abbruchkriterium erfüllt, bricht die Optimierung
ab und gibt die bis dahin ermittelten kostengünstigsten
und technisch zulässigen Lösungen aus. Bild 1
zeigt einen Überblick über den Ablauf des Verfahrens.
Versorgungsaufgabe, Freiheitsgrade, Randbedingungen
Optimierungsverfahren
Generierung einer zulässigen Startlösung
Iterative Lösungsverbesserung
Verbesserung durch Gesteuerte Lokale Suche
Verbesserung durch Large Neighborhood Search
Optimierung der Anzahl der Abgänge
Ergebnis: Kostengünstige, technisch zulässige Zielnetze
Bild 1: Überblick über das entwickelte Verfahren
Überprüfung der Randbedingungen
Sowohl in dem Eröffnungs- als auch in dem Verbesserungsverfahren
werden die Randbedingungen in jeder
Iteration überprüft. Zunächst werden die unternehmensspezifischen
Randbedingungen, z. B. die zulässige
Abgangslänge und die maximale Anzahl der Stationen
in einem Abgang, überprüft, was in der Regel nur
geringen Rechenaufwand erfordert. Falls eine dieser
Randbedingungen nicht erfüllt ist, bricht der Überprüfungsprozess
ab. Dadurch kann viel Rechenzeit für die
folgende aufwändige Überprüfung der technischen
Randbedingungen eingespart werden.
Die zu überprüfenden technischen Randbedingungen
hängen teilweise von der Lage der Trennstelle ab. Zur
Verringerung der Rechenzeit werden die technischen
Randbedingungen, die von der Lage der Trennstelle
abhängig sind und daher einen hohen Rechenaufwand
erfordern, im letzten Schritt überprüft.
46 IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007