A decentralized negotiation framework for restoring electrical energy delivery networks with intelligent power routers - iprs

Abstract

Current Electrical Energy Delivery Networks (EEDN) are managed from a centralized operations and control center. In the event of a system failure, human operators at this control centers device schemes for restoring the system back into an operational state. Such a scheme is inefficient and unreliable since a crippling failure at the control center would render the system useless. In this thesis, we present a decentralized framework to help control and manage an Electrical Energy Delivery Networks (EEDN). Our scheme is based on the idea of modelling the EEDN as a data network. The paths taking the flows of power are then controlled by devices that we call Intelligent Power Routers (IPRs). These IPRs monitor the status of the network, and when a failure occurs, they work together to open new paths to send power from the generators to the consumers (e.g cities, factories, hospitals). In this thesis, we present the architecture of our solution, and show distributed algorithms for a particular problem: restoring the undamaged part of a EEDN after a major failure. Our experiments demonstrate that our approach is reliable, effective, and scalable. More importantly, our approach can find restoration solutions that are efficient, and sometimes as good as those produced by centralized algorithms. We present a first prototype of IPRs network that has a satisfactory performance for system restoration using the new approach.

Actualmente las redes de transmisión y distribución de potencia eléctrica son administradas desde un centro de control. Cuando ocurre una falla en el sistema, los operadores en este centro de control utilizan esquemas de restauración para llevar al sistema nuevamente a un estado operacional. Este esquema tiene la debilidad que sí el centro de control es afectado por la falla, el sistema no puede ser restaurado. El esquema propuesto en esta tesis se basa en la idea de modelar las redes de Potencia elétrica como una red de transmisión de datos. Los caminos utilizados para transmitir potencia eléctrica son controlados por unos dispositivos llamados Enrutadores Inteligentes de Potencia. Estos dispositivos monitorean el estado del sistema, y cuando ocurre una falla, ellos trabajan juntos para establecer nuevos caminos para transmitir potencia desde los generadores hasta los consumidores (Ciudades, fábricas, Hospitales). En esta tesis presentamos la arquitectura propuesta para nuestra solución y los algoritmos distribuidos para un problema particular: restaurar la mayor parte posible del sistema de potencia luego de un disturbio mayor. Nuestros experimentos muestran que nuestra propuesta es confiable, efectiva y escalable. Lo más importante es que nuestra propuesta logra encontrar esquemas de restauración efectivos y en algunas ocaciones tan buenos como los centralizados. Presentamos el primer prototipo de Enrutadores Inteligentes de Potencia, el cual tuvo un buen desempeo para la restauració de diversos sistemas de potencia.