Search

U disertaciji je predložen metod za proračun kompleksnih kratkih spojeva u aktivnim, neuravnoteženim distributivnim mrežama velikih dimenzija. Predloženim metodom je moguće proračunavati kompleksne kratke spojeve sa proizvoljno izabranim brojem čvorova i brojem faza zahvaćenih kratkim spojem, bez prethodnog komplikovanog izvođenja uslova kratkog spoja. Različiti kratki spojevi se definišu jednostavnom inspekcijom. Pored toga, svi elementi distributivne mreže su modelovani dovoljno preciznim modelima, uključujući i savremene distribuirane energetske izvore. Posebna pažnja je posvećena ovim elementima i izvođenju njihovoh modela pogodnim za proračune kratkih spojeva mreža velikih dimenzija, s obzirom da ti modeli do sada nisu bili razvijeni, a broj ovih uređaja u distributivnim mrežama je sve veći. Predloženim metodom je moguće proračunavati neuravnotežene sisteme u nesimetričnim režimima pre kratkog spoja, a proračun se vrši u domenu simetričnih komponenti. Ova činjenica čini predloženi metod izuzetno brzim i pogodnim za “on-line mode” distributivnog menadžment sistema. Numerički rezultati na nekoliko reprezentativnih mreža jasno prikazuju prednost predloženog metoda u odnosu na postojeće metode za proračune kratkih spojeva distributtivnih mreža., In this dissertation a calculation method for quantifying the impact of complex short-circuits on active unbalanced distribution systems is proposed. Unlike previous distribution system short-circuit calculations, the proposed method is capable of solving complex short-circuits with an arbitrary number of faulted busses and phases, without predefining the boundary (fault) conditions. Different short-circuits are defined by simple inspection of these faults. Moreover, all distribution system elements are appropriately modeled and integrated in the proposed method, including electronically coupled distributed energy resources (DERs). The development of new models for these DERs, suitable for on-line calculations of large-scale systems, is specially stressed as these models have not been developed yet. Finally, the proposed calculation procedure is capable of solving unbalanced systems, including mutually coupled sections, in unsymmetrical pre-fault states, and it is performed in the sequence domain. This makes the proposed method particularly fast and suitable for online distribution system analysis. The computation results show the advantages of the proposed method relative to previous short-circuit calculation methods, regarding both the required calculation time and the accuracy.

Predmet istraživanja ove doktorske disertacije je kratkoročna probabili-stička prognoza opterećenja na niskom naponu u elektrodistributivnim mre-žama. Cilj istraživanja je da se razvije novo rešenje koje će uvažiti varija-bilnost opterećenja na niskom naponu i ponuditi konkurentnu tačnost prog-noze uz visoku efikasnost sa stanovišta zauzeća računarskih resursa. Predlo-ženo rešenje se zasniva na primeni statističkih metoda i metoda mašinskog(dubokog) učenja u reprezentaciji podataka (ekstrakciji i odabiru atributa),klasterovanju i regresiji. Efikasnost predloženog rešenja je verifikovana ustudiji slučaja nad skupom realnih podataka sa pametnih brojila. Rezultatprimene predloženog rešenja je visoka tačnost prognoze i kratko vreme izvr-šavanja u poređenju sa konkurentnim rešenjima iz aktuelnog stanja u oblasti., This Ph.D. thesis deals with the problem of probabilistic short-term load forecastingat the low voltage level in power distribution networks. The research goal is to developa new solution that considers load variability and offers high forecasting accuracywithout excessive hardware requirements. The proposed solution is based on the applicationof statistical methods and machine (deep) learning methods for data representation(feature extraction and selection), clustering, and regression. The efficiencyof the proposed solution was verified in a case study on real smart meter data. Thecase study results confirm that the application of the proposed solution leads to highforecast accuracy and short execution time compared to related solutions.

Električni elementi, napravljeni od materijala kod kojih se procesi polarizacije i magnetizacije ne dešavaju trenutno, već zavise i od istorije procesa, mogu se konstitutivno modelirati uopštenjem klasične konstitutivne jednačine dodavanjem člana koji uključuje istoriju fizičkog procesa. Matematički model frakcionog kondenzatora, pored člana koji odgovara klasičnom kondenzatoru, uključuje i član koji sadrži frakcioni integral, te uvažava da količina naelektrisanja na frakcionom kondenzatoru ne zavisi samo od trenutne vrednosti napona, već i od njegove istorije. U slučaju frakcionog uopštenja modela kalema, odnosno u slučaju kada se proces magnetizacije materijala ne dešava trenutno, već je uključena i istorija njene promene, fluks vektora magnetske indukcije se može izraziti superpozicijom člana koji u obzir uzima trenutnu vrednost struje i člana kojim se, korišćenjem frakcionog integrala, modelira uticaj istorije promene struje. Navedeni konstitutivni modeli su korišćeni za formulisanje jednačina frakcionih rednih RC, RL i RLCkola, koje daju struju kao odziv kola na pobudu u vidu elektromotorne sile.Takođe je proučavan prelazni i kvazistacionarni režim kola, energetski bilans i frekvencijske karakteristike., Electrical elements made of materials in which the processes of polarization and magnetization do not occur instantaneously, but also depend on the history of the process, can be constitutively modeled by generalizing the classical constitutive equation by adding a hereditary type term that includes the history of the physical process. The mathematical model of the fractional capacitor, in addition to the term corresponding to the classical capacitor, also includes the term containing the fractional integral, taking into account that the amount of charge on the fractional capacitor depends not only on the current voltage value, but also on its history. In the case of fractional generalization of the inductor model, ie in the case when the process of magnetization of the material does not occur instantaneously, but the history of its change is included, the total magnetic flux can be expressed in terms of current by superposition of the instantaneous and hereditary term, that is expressed trough the fractional integral. These constitutive models are further used to formulate the governing equations of fractional series RC, RL andRLC circuits, which provide circuit’s current as a response to the excitation in the form of electromotive force. The transient and steady state regime, energy balance and frequency characteristics of the circuits are also studied.

Предмет научне расправе у овом раду јесте анализа могућности и оправданости употребе хибридног електричног складишта у електричним возилима, које је засновано на литијум-јонским батеријама и суперкондензаторима. Основна мотивација за истраживање овакве конфигурације електричног складишта произилази из недостатака које имају чисто батеријска складишта у погонима електричних возила. Као најважнији препознати су недостаци који се доводе у везу са убрзаним старењем батерија које је узроковано природом оптерећења карактеристичним за погон електричних возила, а што се даље одражава на друге техничке али и економске аспекте., Predmet naučne rasprave u ovom radu jeste analiza mogućnosti i opravdanosti upotrebe hibridnog električnog skladišta u električnim vozilima, koje je zasnovano na litijum-jonskim baterijama i superkondenzatorima. Osnovna motivacija za istraživanje ovakve konfiguracije električnog skladišta proizilazi iz nedostataka koje imaju čisto baterijska skladišta u pogonima električnih vozila. Kao najvažniji prepoznati su nedostaci koji se dovode u vezu sa ubrzanim starenjem baterija koje je uzrokovano prirodom opterećenja karakterističnim za pogon električnih vozila, a što se dalje odražava na druge tehničke ali i ekonomske aspekte., The subject of the scientific considerations in this dissertation is the analysis of possibilities and justification for hybridization of the electric power storage in modern EVs, using lithium-ion batteries and supercapacitors. The fundamental motivation for the research of this energy storage configuration stems from the deficiencies which pure battery storage EVs possess. As most significant deficiencies this dissertation recognizes those which can be linked to accelerated battery aging caused by the type of battery load characteristic for EV drive, which further influences other technical and economical aspects.

U ovoj disertaciji je predstavljen unapređen metod za podešenje i koordinaciju relejne zaštite u mrežama sa velikim brojem distribuiranih energetskih resursa (DER) sa najmodernijim tehnologijama. Distributivne mreže više nisu pasivne, one postaju aktivni sistemi u kojima DER imaju svoj doprinos struji kratkog spoja koji ne može da se zanemari. Proračuni režima sa kvarom su jedan od osnovnih energeteski proračuna koji se koriste za dimenzionisanje i proveru kapaciteta prekidačke opreme kao i za proračune podešenja i koordinaciju relejne zaštite. Proračun podešenja relejne zaštite je zasnovan na proračunu kratkih spojeva uz uvažavanje tačnih modela DER u režimima sa kratkim spojem. S obzirom na to, tradicionalni proračuni koji su bazirani na principima pasivnih mreža više nisu primenjiviPredloženi metod se pokazao izuzetno brzim i pogodnim za “on-line mode” distributivnog menadžment sistema. Numerički rezultati naprimeru jedne realne distributivne mreže jasno prikazuju prednost predloženog metoda u odnosu na postojeće metode za proračune podešenja i koordinaciju relejne zaštite distributtivnih mreža., In this dissertation, a novel method for relay protection setting and coordination in distribution networks with a large number of distributed energy resources (DER) is proposed. Distribution networks are no longer passive, they have become active systems where DER contribution to the short-circuit current cannot be neglected. Fault state calculation is one of the fundamental calculations used for sizing and checking the capacity of switching equipment as well as for relay protection setting and coordination analysis. The relay setting and coordination is based on the calculation of short circuits taking into account the correct DER models in a case of short-circuit. Thus, traditional calculations based on the principles of passive networks are no longer applicable.The proposed method proved to be extremely fast and suitable for the "online mode" of the distribution management system. The numerical results on the example of one real distribution network clearly show the advantage of the proposed method in relation to the existing, traditional methods for relay protection settings and coordination in distribution networks.

У овој докторској дисертацији предложен је нови вишекритеријумски алгоритам и функција циља за оптимално одређивање величине и истовремене алокације обновљивих и необновљивих дистрибуираних генераторских ресурса. Предложени алгоритам примењен је на мрежи са 115 чвора и то на 63/20 kV трансформаторској станици са 20 kV стране. У предложеној функцији циља су сви важни технички и економски фактори узети у обзир, као и важна ограничења, као што су ниво пенетрације дистрибуираних генератора и буџетска ограничења. Свим факторима функције циља додељене су одговарајуће новчане вредности. Ради смањења времена оптимизације, предложена је нова математичка формулација за алокацију обновљивих дистрибуираних генераторских ресурса. Генетски алгоритам је коришћен за минимизацију функције циља. За обновљиве дистрибуиране генераторске ресурсе узете су фотонапонски панели и ветротурбине, а за необновљиве генераторске ресурсе узете су гасне турбине., U ovoj doktorskoj disertaciji predložen je novi višekriterijumski algoritam i funkcija cilja za optimalno određivanje veličine i istovremene alokacije obnovljivih i neobnovljivih distribuiranih generatorskih resursa. Predloženi algoritam primenjen je na mreži sa 115 čvora i to na 63/20 kV transformatorskoj stanici sa 20 kV strane. U predloženoj funkciji cilja su svi važni tehnički i ekonomski faktori uzeti u obzir, kao i važna ograničenja, kao što su nivo penetracije distribuiranih generatora i budžetska ograničenja. Svim faktorima funkcije cilja dodeljene su odgovarajuće novčane vrednosti. Radi smanjenja vremena optimizacije, predložena je nova matematička formulacija za alokaciju obnovljivih distribuiranih generatorskih resursa. Genetski algoritam je korišćen za minimizaciju funkcije cilja. Za obnovljive distribuirane generatorske resurse uzete su fotonaponski paneli i vetroturbine, a za neobnovljive generatorske resurse uzete su gasne turbine., In this PhD thesis is proposed a new multi-criteria algorithm and objectivefunction for simultaneously optimal sizing and allocation of renewable andnon-renewable DG resources. The proposed algorithm is implemented on115 buses network on 63/20 kV substations at 20 kV levels. In the proposedobjective function all important technical and economic factors as well asimportant constraints, such as penetration level of DGs and budgetconstraint, are considered. All factors in the objective function are assignedto monetary values. To reduce the run-time optimization, a new mathematicalformulation is introduced for the allocation of renewable DG resources. Thegenetic algorithm is employed to minimize the objective function. Forrenewable DG resources photovoltaic panels and wind turbines, and for nonrenewableDG resources gas turbines are considered.

U disertaciji je predložen algoritam za proračun kratkih spojeva zasnovan na korelisanim intervalima. U savremenim distributivnim mrežama postoje različiti tipovi generatora koji proizvode električnu energiju iz energije obnovljivih izvora. Za takve generatore, kao i za potrošače, karakteristično je to što je njihova proizvodnja i potrošnja neizvesna. Predloženi algoritam u disertaciji uvažava te neizvesnosti, kao i korelacije između navedenih elemenata. Neizvesnosti su modelovane intervalima i direktno su uvažene u predloženom algoritmu za proračun kratkih spojeva. Algoritam je prvenstveno razvijen za proračun kratkih spojeva savremenih distributivnih mreža sa velikim brojem distribuiranih generatora i potrošača. NJime je moguće proračunavati režime sa kratkim spojevima distributivnih mreža velikih dimenzija, što je numerički verifikovano u disertaciji. Predloženim algoritmom se dobija režim distributivne mreže sa kratkim spojem koji je realističniji od režima dobijenih algoritmima sa determinističkim pristupom. Proračuni kao što su: koordinacija, podešenje i provera osetljivosti relejne zaštite, provera kapaciteta prekidača i osigurača, lokacija kvara itd. mogu na osnovu realističnijeg režima, dobijenog predloženim algoritmom, da daju kvalitetnije rezultate, što je numerički potvrđeno na primeru koordinacije prekostrujne zaštite, In this dissertation an algorithm for correlated intervals-based short-circuit calculation isproposed. In modern distribution networks there are various types of generators that produceelectric energy from renewable energy resources. For these generators, as well as loads, uncertainproduction and consumption is characteristic. The proposed algorithm in the dissertation dealswith above-mentioned uncertainties, as well as correlations among them. The uncertainties aremodeled with intervals and directly taken into account in the proposed algorithm for short-circuitcalculation. The algorithm is primarily developed for short-circuit calculation in moderndistribution networks with a great number of distributed generators and consumers. The proposedalgorithm enables calculation of short circuits states of large-scale distribution networks, which isnumerically verified in the dissertation. The proposed algorithm provides short circuit state ofdistribution network which is more realistic than the one obtained with algorithms withdeterministic approach. Calculations such as: coordination, settings and sensitivity check of relayprotection, breaker and fuse capacity check, fault location, etc. can give better results, on the basisof the more realistic state obtained by the proposed algorithm for short circuit calculation, whichis numerically confirmed by the example of coordination of overcurrent protection.

U ovoj doktorskoj disertaciji predložena je nova metoda za detekciju malicioznih napada injektiranjem loših merenja na elektroenergetski sistem. Predloženi algoritam baziran je na sinergiji statičke i dinamičke estimacije stanja, i u stanju je da detektuje ovaj tip napada u realnom vremenu, za najkritičniji scenario gde napadač ima potpuno znanje o sistemu, i neograničen pristup resursima., This PhD thesis proposes a novel method for detection of malicious false datainjection attacks on power system. The proposed algorithm is based onsynergy between static and dynamic state estimators, and is capable ofdetecting the forementioned attacks in real time, for the most critical scenarios,where an attacker has complete knowledge about the compromised powersystem and unlimited resources to stage an attack.