Modelování výstavby optické komunikační infrastruktury pro potřeby provozovatele distribuční sítě

Abstract

Jednotnou myšlienkou pojmu inteligentnej siete je, že všetky objekty využívajú automatizovaný systém riadenia energie na vzájomnú komunikáciu, reguláciu svojich energetických požiadaviek, ukladanie nevyužitej energie a dodávanie vlastnej vyrobenej energie do siete. To znamená, že elektroenergetika budúcnosti bude oveľa viac informačne náročná ako dnes. Podstatou inteligentných sietí je riadenie premenných v reálnom čase. Z tohto dôvodu je jedným z kľúčových prvkov Smart Grids podporná komunikačná infraštruktúra. Práca vychádza najmä z Národného akčného plánu pre inteligentné siete, ktorý schválila vláda Českej republiky. V prvej časti práce sa vo všeobecnosti rozoberá koncept Smart Grid, význam komunikačných technológií pre tento typ sietí a opisujú sa rôzne možnosti výberu technológií použiteľných v systémoch Smart Grid. Následne sa teoretická časť práce zaoberá predovšetkým optickými komunikáciami, stručne predstavuje typy optických vlákien a káblov a možnosti ich inštalácie v energetike. Transformácia energetickej siete je veľkou technologickou a ekonomickou výzvou, ktorú je potrebné dôkladne naplánovať. Hlavnou časťou práce je najmä plánovanie prekryvnej optickej komunikačnej siete vybudovanej formou prípolože k elektrickej sieti na úrovni nízkeho napätia pre potreby distribútora elektrickej energie PREdi. V práci sú opísané rôzne metódy výberu nízkonapäťových silových káblov pre inštaláciu optickej komunikačnej siete vychádzajúce z teórie grafov. Metódy sú následne aplikované na rôzne vzorky dát distribučnej siete vo vybraných lokalitách. Topológie, získané pomocou rôznych metód, sú nakoniec porovnané na základe ich ekonomického vyhodnotenia.

The unifying idea of the Smart Grid concept is that all objects use an automated energy management system to communicate with each other, regulate their energy requirements, store unused energy and supply their own generated energy to the grid. That means that the electric power industry of the future will be far more information-intensive than it is today. The essence of Smart Grids is real-time control of variables. For this reason, one of the key elements of Smart Grids is the supporting communication infrastructure. The thesis is based mainly on the National Action Plan for Smart Grid approved by the Government of the Czech Republic. In the first part, the concept of Smart Grid in general and the importance of communication technologies for this type of grid are discussed and various options for selecting technologies applicable in Smart Grid systems are described. Then the theoretical part of the thesis in particular deals with optical communications, briefly introduces the types of optical fibres and cables and the possibilities of their installation in the energy sector. The transformation of power grid is a major technological and economic challenge that needs to be properly planned. The main part of the work is mainly the planning of the overlapping optical communication network built in the form of an attachment to the power grid at the low voltage level for the needs of the electricity distributor PREdi. Different methods of selection of low voltage power cables for installation of optical communication network based on graph theory are described. The methods are applied to different samples of distribution network data in selected locations. The topologies obtained using the different methods are then compared based on their economic evaluation.