Nel 2001 viene pubblicato nella rivista ETEP (European Transaction on Electrical Power) un articolo riguardante il calcolo dei flussi di potenza attraverso la matrice alle ammettenze nodali. Il suddetto algoritmo, ideato e sviluppato completamente nel Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università di Padova, si presentava come una procedura iterativa e innovativa, implementabile attraverso un linguaggio di programmazione (e.g. MATLAB). Tale metodo si contrapponeva dunque ai classici metodi iterativi (e.g. Newton Raphson) usati dai più comuni software commerciali, perché includeva all’interno della matrice alle ammettenze nodali anche i nodi di carico e generazione. Tuttavia, nonostante il metodo fosse validato per diverse reti ottenendo ottimi risultati, anche in casi in cui Newton Raphson non raggiungeva la convergenza, ci furono diverse criticità che non fecero emergere l’articolo tra la comunità scientifica. Tra le varie motivazioni, valutiamo le due più importanti: Quando venne pubblicato l’articolo non furono prese in considerazione reti reali per validare l’algoritmo, ma solamente reti fittizie e non furono modellizzati tutti gli elementi presenti nelle reti elettriche, come ad esempio i trasformatori a tre avvolgimenti. Il metodo non riuscì, quindi, ad emergere e tale progetto fu accantonato per molti anni. Recentemente, però, il Prof. Roberto Benato si è impegnato a riconsiderare le potenzialità dell’algoritmo, estendendolo allo studio delle reali reti elettriche di trasmissione. Tra le nuove considerazioni fatte, c’è anche quella di considerare il nodo di saldo come generatore di corrente e non più come generatore di tensione. Questa modifica ha permesso di includere anche lo slack bus all’interno della matrice alle ammettenze nodali, semplificando l’implementazione dell’algoritmo e migliorando la convergenza. Un lavoro di tesi precedente ha generalizzato il metodo al fine di includere i sistemi HVDC, dal momento che l’algoritmo era stato creato per il calcolo dei flussi di potenza delle soli reti in corrente alternata. Tuttavia, il metodo necessitava di un’ulteriore generalizzazione che permettesse di eseguire un unico codice per calcolare i flussi di potenza nei casi sia di reti solamente in corrente alternata, sia di reti comprensivi di elementi in corrente alternata e continua. Tutto ciò che riguarda la generalizzazione del metodo si può trovare nel capitolo 3 del lavoro di tesi. Inoltre, si è ritenuto opportuno effettuare delle ricerche inerenti alle modalità di visualizzazione degli output del metodo patavino per il calcolo dei flussi di potenza e, anche, di alcune possibili tecniche per rendere disponibile il metodo a terzi nel caso di utilizzo in azienda pubbliche o private, senza che il codice sia accessibile e visualizzabile dall’utilizzatore, per motivazioni legate al segreto commerciale, fin tanto che non si deciderà se brevettare o meno l’algoritmo. Tra le varie modifiche al codice c’è anche l’introduzione del calcolo delle capabilities dei generatori (v. Cap. 2) e l’implementazione dei trasformatori a rapporto variabile, che sono l’argomento del Cap. 4. Infine, sono state create varie procedure per la visualizzazione degli output, che sono descritte nel Cap. 5.

Flussi di potenza AC/DC con algoritmo patavino: inclusione capability dei generatori e trasformatori a rapporto variabile con visualizzazione dei risultati in ambiente MATLAB

ZENNARO, ENRICO
2021/2022

Abstract

Nel 2001 viene pubblicato nella rivista ETEP (European Transaction on Electrical Power) un articolo riguardante il calcolo dei flussi di potenza attraverso la matrice alle ammettenze nodali. Il suddetto algoritmo, ideato e sviluppato completamente nel Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università di Padova, si presentava come una procedura iterativa e innovativa, implementabile attraverso un linguaggio di programmazione (e.g. MATLAB). Tale metodo si contrapponeva dunque ai classici metodi iterativi (e.g. Newton Raphson) usati dai più comuni software commerciali, perché includeva all’interno della matrice alle ammettenze nodali anche i nodi di carico e generazione. Tuttavia, nonostante il metodo fosse validato per diverse reti ottenendo ottimi risultati, anche in casi in cui Newton Raphson non raggiungeva la convergenza, ci furono diverse criticità che non fecero emergere l’articolo tra la comunità scientifica. Tra le varie motivazioni, valutiamo le due più importanti: Quando venne pubblicato l’articolo non furono prese in considerazione reti reali per validare l’algoritmo, ma solamente reti fittizie e non furono modellizzati tutti gli elementi presenti nelle reti elettriche, come ad esempio i trasformatori a tre avvolgimenti. Il metodo non riuscì, quindi, ad emergere e tale progetto fu accantonato per molti anni. Recentemente, però, il Prof. Roberto Benato si è impegnato a riconsiderare le potenzialità dell’algoritmo, estendendolo allo studio delle reali reti elettriche di trasmissione. Tra le nuove considerazioni fatte, c’è anche quella di considerare il nodo di saldo come generatore di corrente e non più come generatore di tensione. Questa modifica ha permesso di includere anche lo slack bus all’interno della matrice alle ammettenze nodali, semplificando l’implementazione dell’algoritmo e migliorando la convergenza. Un lavoro di tesi precedente ha generalizzato il metodo al fine di includere i sistemi HVDC, dal momento che l’algoritmo era stato creato per il calcolo dei flussi di potenza delle soli reti in corrente alternata. Tuttavia, il metodo necessitava di un’ulteriore generalizzazione che permettesse di eseguire un unico codice per calcolare i flussi di potenza nei casi sia di reti solamente in corrente alternata, sia di reti comprensivi di elementi in corrente alternata e continua. Tutto ciò che riguarda la generalizzazione del metodo si può trovare nel capitolo 3 del lavoro di tesi. Inoltre, si è ritenuto opportuno effettuare delle ricerche inerenti alle modalità di visualizzazione degli output del metodo patavino per il calcolo dei flussi di potenza e, anche, di alcune possibili tecniche per rendere disponibile il metodo a terzi nel caso di utilizzo in azienda pubbliche o private, senza che il codice sia accessibile e visualizzabile dall’utilizzatore, per motivazioni legate al segreto commerciale, fin tanto che non si deciderà se brevettare o meno l’algoritmo. Tra le varie modifiche al codice c’è anche l’introduzione del calcolo delle capabilities dei generatori (v. Cap. 2) e l’implementazione dei trasformatori a rapporto variabile, che sono l’argomento del Cap. 4. Infine, sono state create varie procedure per la visualizzazione degli output, che sono descritte nel Cap. 5.
2021
AC/DC power flow with PFPD: inclusion of generators' capabilities and variable ratio transformers in MATLAB environment with visualization of outputs
Power flow
AC/DC
PFPD
MATLAB
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12608/28987