Development of graphical user interface for the simulation of electric power systems

Περίληψη: H αξία της ανάλυσης ροής ισχύος για ένα Σύστημα Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ) είναι ιδιαίτερα σημαντική. Στο πεδίο της Ηλεκτρικής Ενέργειας, είναι πολύ ζωτικής σημασίας για τον σχεδιαστή, τον λειτουργό καθώς και τον καταναλωτή να γνωρίζει αρκετές πληροφορίες, συμπεριλαμβανομένων τάσεων και ροών ισχύος στο ηλεκτρικό δίκτυο. Στο πλαίσιο αυτής της διπλωματικής, αναπτύχθηκε μια εφαρμογή λογισμικού που παρέχει στους χρήστες τη δυνατότητα να προσομοιώσουν ένα σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας σύμφωνα με τα πραγματικά πρότυπα και να πραγματοποιήσουν ανάλυση ροής φορτίου. Σε αυτήν την εργασία αρχικά γίνεται μια εισαγωγή στα ΣΗΕ. Αναλύεται σύντομα η δομή των ΣΗΕ και ζητήματα όπως η παραγωγή, μεταφορά και διανομή της ηλεκτρικής ενέργειας. Στη συνέχεια αναλύεται η ροή φορτίου. Πιο συγκεκριμένα γίνεται η παράσταση του κάθε στοιχείου ενός ΣΗΕ και στη συνέχεια εξηγούνται οι εξισώσεις ροών φορτίου. Τοποθετείται η θεμελίωση του προβλήματος ροών φορτίου και παρουσιάζονται διάφορες μέθοδοι για την επίλυσή του. Επίσης αναλύεται ο σχεδιασμός της εφαρμογής που αναπτύχθηκε. Δίνονται αναλυτικές οδηγίες της χρήσης του, της ορθής μοντελοποίησης ενός ΣΗΕ καθώς επίσης παρουσιάζεται το πως φαίνονται και επεξεργάζονται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων. Τέλος γίνεται η προσομοίωση του ΣΗΕ Κρήτης, ένα σύστημα 19 ζυγών, με την αναπτυχθείσα εφαρμογή και παρουσιάζονται όλα τα αποτελέσματα. Η υλοποίηση της παρούσας εργασίας έγινε σε γλώσσα προγραμματισμού Java και με την συνεργασία με το περιβάλλον της Matlab και Matpower.Summarization: The importance of power flow analysis is very significant for an Electric Power System (EPS). It is very vital for the designers and operators of EPS as well as large electric power consumers to have knowledge of several electrical quantities such as voltages and power flows of the electrical power system. In the context of this thesis, it is successfully developed a software application to provide users with the ability to simulate a modern electrical power system according to existing standards and carry out load flow analysis. First, an introduction to EPS is presented in this dissertation. Moreover, the structure of electrical power systems and issues such as the production, transmission and distribution of electricity are briefly presented. Subsequently, the load flow problem is analyzed and formulated. More specifically, the representation of each element of the electrical power system is outlined and then the equations of load flow are presented. The foundation of the load flow problem is provided, and various solution methods are presented. Furthermore, the design of the developed software application is analyzed. Detailed instructions for the use of the software and the correct modeling of an electrical power system are given. Moreover, instructions how the results of the simulations can be obtained and processed are provided. Finally, the simulation of the electrical power system of Crete is conducted. EPS of Crete consists of 19 busses, several electrical generators, high voltage transmission lines and RES. The obtained simulation results are presented. The implementation of the presented software application has been done in Java programming language, Matlab and Matpower