Toestandsschatting van het distributiesysteem: monitoring en karakterisering van actieve distributienetwerken

Toenemende elektrificatie en duurzame energieopwekking maken deel uit van de maatregelen die beleidsmakers voorzien om de klimaatdoelen te halen. Deze verhogen echter de druk op het elektriciteitsdistributiesysteem, waar al een aanzienlijk aantal hernieuwbare energiebronnen, opladers voor elektrische voertuigen en warmtepompen aanwezig zijn en in toenemende mate zullen worden aangesloten. Distributienetwerken die geschikt of zelfs te groot waren voor de behoeften van het verleden lopen daarom een groter risico op congestie en problemen met de stroomkwaliteit. Bijgevolg moet de manier waarop het systeem wordt beheerd evolueren om met deze nieuwe uitdagingen om te gaan.

In modern netbeheer zijn digitale modellen van het systeem vereist om de toestand van het net te analyseren en indien nodig versterking of corrigerende maatregelen te plannen of in te voeren. In de praktijk zijn sommige fysieke kenmerken van distributienetten, bijvoorbeeld de connectiviteit van de gebruikersfase en kabelimpedanties, echter vaak niet voldoende gedetailleerd bekend. Dit is meestal te wijten aan historische managementredenen.

Gelukkig dwingt de huidige belangstelling voor de rol van het distributiesysteem binnen de energietransitie de netbeheerders om actief (meer) systeemeigenschappen te meten. De waarde van deze metingen is legio, maar in dit werk worden ze voor twee doeleinden gebruikt: het bewaken van de toestand van het systeem en het afleiden van enkele van de onbekende/slecht bekende parameters. Dit gebeurt via een aantal wiskundige optimalisatiemethoden die alleen de meetgegevens van de slimme meter gebruiken. De kern van dit werk bestaat uit een generiek raamwerk om ongebalanceerde state estimation (toestandsschatting) modellen voor statische toestanden te creëren. Deze modellen zijn ontworpen om te kunnen omgaan met uitdagingen bij een praktische implementatie van een toestandsschatting van een distributiesysteem, zoals het gebrek aan beschikbare metingen. De wiskundige modellen in het raamwerk worden achtereenvolgens uitgebreid om de faseconnectiviteit van laagspanningsgebruikers en de lengte en impedantiewaarden van de kabels van de netwerken te bepalen. Alle ontwikkelde methoden werden met succes getest zowel op synthetische data als op een echt systeem.