BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG
XÁC ĐỊNH KHÔI PHỤC TÁI CẤU HÌNH CẤP ĐIỆN SAU SỰ
CỐ THÔNG QUA PHẦN MỀM PSS/ADEPT
Mã số:TR:2020-09/KCN
Chủ nhiệm đề tài: ThS. Nguyễn Văn Sang
Đồng Nai, tháng 05 năm 2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG
XÁC ĐỊNH KHÔI PHỤC TÁI CẤU HÌNH CẤP ĐIỆN SAU SỰ
CỐ THÔNG QUA PHẦN MỀM PSS/ADEPT
Mã số:TR:2020-09/KCN
Chủ nhiệm đề tài
Nguyễn Văn Sang
Đồng Nai, tháng 05 năm 2020
DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA
XÁC ĐỊNH KHÔI PHỤC TÁI CẤU HÌNH CẤP ĐIỆN SAU SỰ
CỐ THÔNG QUA PHẦN MỀM PSS/ADEPT
TT
Họ và tên
Học vị, học hàm
Cơ quan công tác
1
Nguyễn Văn Sang
Thạc sỹ
Khoa Công nghệ
2
Đào Phương Tùng
Thạc sỹ
Khoa Công nghệ
MỤC LỤC
Tóm tắt
Mục lục
Danh sách các chữ viết tắt
Danh sách các hình
Danh sách các bảng
Chương 1: GIỚI THIỆU ......................................................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề ........................................................................................................ 1
1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài ....................................................................... 4
1.3 Phạm vi thực hiện của đề tài …........................................................................ 5
1.4 Phương pháp giải quyết vấn đề ....................................................................... 5
1.5 Điểm mới của đề tài.......................................................................................... 5
1.6 Giá trị thực tiễn của đề tài ................................................................................ 5
1.7 Bố cục của luận văn ......................................................................................... 6
Chương 2: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHÔI VÀ TÁI CẤU HÌNH
KHÔI PHỤC CUNG CẤP ĐIỆN CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ...................... 7
2.1. Giới thiệu lưới điện phân phối ........................................................................ 7
2.1.1 Đặt điểm của lưới điện phân phối . ……………………….………..……7
2.1.2 Các lý do vận hành hở lưới điện phân phối ............................................... 9
2.1.3 Mục đích tái cấu trúc lưới điện………………………………………..... 11
2.1.4 Các bài toán tái cấu hình cho lưới điện phân phối .................................. 14
2.2 Bài toán xác định cấu trúc khôi phục cung cấp điện LĐPP .......................... 16
Chương 3: KHÔI PHỤC CUNG CẤP ĐIỆN SAU SỰ CỐ BẰNG PHƯƠNG
PHÁP ĐỔI NHÁNH ............................................................................................ 26
3.1 Giới thiệu ...................................................................................................... 26
3.2 Hàm mục tiêu khôi phục cung cấp điện ......................................................... 26
3.3 Phương pháp tiếp cận ..................................................................................... 27
3.4. Lưu đồ thuật toán của giải pháp đề nghị ....................................................... 28
3.5. Ví du .............................................................................................................. 31
Chương 4: VÍ DỤ KIỂM CHỨNG ...................................................................... 35
4.1. Mạng 1 nguồn -33 nút mẫu IEEE ................................................................. 35
4.1.1 Vận hành ở điều kiện bình thường ........................................................... 38
4.1.2 Khôi phục khi có sự cố ............................................................................. 41
Chương 5: KẾT LUẬN ........................................................................................ 53
5.1 Kết luận .......................................................................................................... 53
5.2 Hướng phát triển của đề tài ............................................................................ 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG
(dùng cho Báo cáo tổng kết đề tài)
1. Thông tin chung:
- Tên đề tài: “Xác định khôi phục tái cấu hình cung cấp điện sau sự cố thông qua
phần mềm PSS/ADEPT”
- Mã số: TR:2020-09/KCN
- Chủ nhiệm đề tài: ThS. Nguyễn Văn Sang
Email:
[email protected]
Điện thoại: 0333149197
- Đơn vị quản lý về chuyên môn (Khoa, Tổ bộ môn): Khoa Công nghệ, Bộ môn
Điện.
- Thời gian thực hiện: Từ 10/2020 đến 03/2021
2. Mục tiêu: Mục tiêu của đề tài là tập trung xây dựng phương pháp heuristic để
chuyển những phụ tải gây quá tải các nhánh dây sau khi cô lập nhánh bị sự cố với số
lần chuyển khóa là ít nhất.Nhiệm vụ của đề tài:
Xây dựng giải thuật: Xác định chính xác các khóa trong vòng có chứa khóa bị
sự cố và đánh giá mức độ quá tải của các nhánh dây trong các vòng có liên quan, từ
đó xác định trình tự các bước chuyển tải để khôi phục cung cấp điện với yêu cầu
giảm quá tải các nhánh.
Kiểm chứng khả năng của giải thuật trên các LĐPP mẫu 33 nút của IEEE
nhằm chứng tỏ khả năng của giải thuật thông qua phần mềm PSS - ADEPT.
3. Nội dung chính:
Chương 1: Giới thiệu
Chương 2: Tổng quan về lưới điện phân phối và tái cấu hình khôi phục cung cấp điện
cho lưới điện phân phối.
Chương 3: Khôi phục cung cấp điện sau sự cố bằng phương pháp đổi nhánh
Chương 4: Ví dụ kiểm chứng
Chương 5: Kết luận
4. Kết quả chính đạt được (khoa học, đào tạo, kinh tế-xã hội, ứng dụng, ...)
-Giải thuật tái cấu hình khôi phục cung cấp điện cho lưới điện phân phối đề xuất có
thể áp dụng vào điều kiện thực tế Việt Nam trong vận hành lưới điện phân phối hay
đào tạo các điều độ viên vận hành lưới điện phân phối
- Làm tài liệu tham khảo chuyên sâu cùng lĩnh vực cho sinh viên đại học hay học
viên cao học
MỞ ĐẦU
1. Tổng quan đề tài
Trong chương này em giải quyết trình tự các vấn đề: Giới thiệu về đặt điểm, mục
đích tái cấu trúc, các lý do phải vận hành hở trong lưới điện phân phối. Các bài toán
tái cấu trúc cho lưới điện phân phối.Các nghiên cứu khoa học về lưới phân phối.Giới
thiệu rỏ về bài toán tái cấu trúc khôi phục cung cấp điện cho lưới phân phối, về hệ
thống điện, sự hình thành bài toán khôi phục và hướng thực hiện đề tài.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của đề tài là tập trung xây dựng phương pháp heuristic để chuyển
những phụ tải gây quá tải các nhánh dây sau khi cô lập nhánh bị sự cố với số lần
chuyển khóa là ít nhất.Nhiệm vụ của đề tài:
- Xây dựng giải thuật: Xác định chính xác các khóa trong vòng có chứa khóa bị
sự cố và đánh giá mức độ quá tải của các nhánh dây trong các vòng có liên quan, từ
đó xác định trình tự các bước chuyển tải để khôi phục cung cấp điện với yêu cầu
giảm quá tải các nhánh.
- Kiểm chứng khả năng của giải thuật trên các LĐPP mẫu 33 nút của IEEE
nhằm chứng tỏ khả năng của giải thuật thông qua phần mềm PSS - ADEPT.
- Cung cấp giáo trình cho sinh viên học tập.
3. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng giải thuật thuần heuristic, cụ thể là giải thuật của Civanlar và các cộng
sự [24] kỹ thuật đổi nhánh và kết hợp với điều kiện chống quá tải, để giải bài toán tái
cấu hình khôi phục cung cấp điện trong quá trình xảy ra sự cố.
TÓM TẮT
Trong cuộc sống hiện nay của xã hội loài người nhu cầu về việc sử dụng điện là rất
cần thiết, nó ảnh hưởng rất lớn đến sự tồn tại và phát triển của xã hội loài người.Vì
thế việc đãm bảo cung cấp điện thường xuyên và liên tục trở nên cấp bách.
Vì lý do trên em đã quyết định lựa chọn đề tài cho luận văn Thạc sĩ của mình là: Tái
cấu trúc khôi phục cung cấp điện cho lưới phân phối. Lưới điện phân phối của nước
ta hiện nay chưa phát triển mạnh về công nghệ và kỹ thuật, trong quá trình vận hành
còn tổn hao quá nhiều về Công suất tiêu thụ, Điện năng tiêu thụ, Chi phí vận hành
quá cao…Khi sảy ra sự cố thì số lượng khách hàng tiêu thụ điện bị mất điện rất nhiều
và thời gian khắc phục sự cố kéo dài…Để giải quyết trọn vẹn các vấn đề trên là một
bài toán lớn cần phải giải quyết. Đó là thách thức và là khó khăn lớn cho ngành điện
nước ta hiện nay.
Trong luận văn này em sẽ nghiên cứu và xây dựng một giải thuật tái cấu trúc khôi
phục lại cung cấp điện cho lưới điện phân phối đang vận hành sảy ra sự cố, trong thời
gian khôi phục lại cung cấp điện nhanh nhất cho lưới điện, số lượng khách hàng sử
dụng điện bị mất điện trong thời gian giải trừ sự cố là ít nhất và đảm bảo lưới điện
không bị quá tải.
Sau đây em xin tóm tắt sơ lược luận văn: Luận văn này gồm có 05 chương
Chương 1: Giới thiệu đề tài
Trong chương này em giới thiệu sơ lược về vấn đề phải giải quyết cho lưới điện phân
phối về mặt kỹ thuật, về góc độ vận hành, các vấn đề cần khôi phục hệ thống điện
phân phối, giới hạn về mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài, phạm vi thực hiện đề tài,
phương pháp giải quyết bài toán tái cấu trúc lưới, nội dung giải quyết bài toán nêu
lên điểm mới của đề tài, giá trị thực tiễn của đề tài.
Chương 2: Tổng quan về lưới điện phân phối và tái cấu hình khôi phục cung
cấp điện cho lưới điện phân phối
Trong chương này em giải quyết trình tự các vấn đề: Giới thiệu về đặt điểm, mục
đích tái cấu trúc, các lý do phải vận hành hở trong lưới điện phân phối. Các bài toán
tái cấu trúc cho lưới điện phân phối.Các nghiên cứu khoa học về lưới phân phối.Giới
thiệu rỏ về bài toán tái cấu trúc khôi phục cung cấp điện cho lưới phân phối, về hệ
thống điện, sự hình thành bài toán khôi phục và hướng thực hiện đề tài.
Chương 3: Khôi phục cấp điện sau sự cố bằng phương pháp trao đổi nhánh
Trong chương này em giới thiệu bài toán tái cấu trúc khôi phục cung cấp điện cho
lưới điện phân phối và phương pháp tiếp cận bài toán khôi phục cung cấp điện, vấn
đề cần giải quyết trong bài toán thông qua hàm mục tiêu. Sau cùng là các ví dụ kiểm
chứng.
Chương 4 : Ví dụ kiểm chứng
Thử nghiệm với mạng 1 nguồn - 33 nút mẫu của IEEE dùng phần mềm PSS-ADEPT
Chương 5: Kết luận
Trong chương này em khẳng định lại hiệu quả của giải thuật giải quyết bài toán, kết
quả kiểm chứng và đề suất một số phương pháp khác…
Cuối cùng là phần tài liệu tham khảo trong suốt quá trình giải quyết vấn đề trong luận
văn.
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
DG
LĐPP
PSS-ADEPT
SCADA
TOPO
Tiếng Anh
Distributed generation
Tiếng Việt
Nguồn điện máy phát
Lưới điện phân phối
Là phần mềm phân tích lưới
điện phân phối.
The Power System
Simulator/Advanced
Distribution
Supervisory Control and Hệ thống giám sát hệ thống
Data Acquisition System
điện
Tie Open Point Optimization Phân tích điểm dừng tối ưu
DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống điện ......................................................................... 2
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý lưới điện phân phối điển hình ...................................... 8
Hình 2.2 Các chế độ vận hành của lưới điện phân phối ....................................... 10
Hình 2.3 Ví dụ cho sự cố mạng 3 nguồn mẫu IEEE ............................................ 14
Hình 2.4 Lưới điện đơn giản của Civanlar .......................................................... 20
Hình 2.5 Các trạng thái vận hành lưới điện phân phối ......................................... 24
Hình 3.1 Lưu đồ giải thuật ................................................................................... 30
Hình 3.2 Mạng 3 nguồn trạng thái bình thường .................................................. 31
Hình 3.3 Khi sự cố, mở K10,K12 và K8 ............................................................ 32
Hình 4.1 Lưới điện 33 nút ................................................................................... 35
Hình 4.2 Lưới điện khi vận hành bình thường .................................................... 38
Hình 4.3 Mở 2-3, đóng 8-21 và đóng 25-29 ........................................................ 42
Hình 4.4 Cấu hình lưới khi đóng 12-22 ............................................................... 43
Hình 4.5 Cấu hình lưới khi đóng 9-15 ................................................................. 44
Hình 4.6 Cấu hình lưới khi đóng 18-33 ............................................................... 46
Hình 4.7 Khôi phục bằng TOPO ........................................................................ 48
Hình 4.8 Dòng điện nhánh, khôi phục bằng phương pháp đề nghị ...................... 51
Hình 4.9 Dòng điện nhánh, khôi phục TOPO ..................................................... 52
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Phạm vi ứng dụng của bài toán tái cấu trúc .......................................... 15
Bảng 4.1 Dữ liệu hệ thống và các thông số cho lưới điện phân phối 33 nút ....... 36
Bảng 4.2 Số liệu của lưới điện .......................................................................... ..39
Bảng 4.3 Tổn thất các nhánh trong vòng kín khi đóng 8-21 và đóng 25-29 ....... 41
Bảng 4.4 Tổn thất trên các nhánh trong vòng kín khi đóng 12-22 ...................... 42
Bảng 4.5 Tổn thất trên các nhánh trong vòng kín khi đóng 9-15 ........................ 43
Bảng 4.6 Tổn thất trên các nhánh trong vòng kín khi đóng 18-33 ...................... 44
Bảng 4.7 Tổn thất do cấu hình khôi phục bằng phương pháp đề nghị ................ 46
Bảng 4.8 Tổn thất do cấu hình khôi phục bằng TOPO ....................................... 49
MỤC LỤC
Tóm tắt
Mục lục
Danh sách các chữ viết tắt
Danh sách các hình
Danh sách các bảng
Chương 1: GIỚI THIỆU ......................................................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề ........................................................................................................ 1
1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài ....................................................................... 4
1.3 Phạm vi thực hiện của đề tài …........................................................................ 5
1.4 Phương pháp giải quyết vấn đề ....................................................................... 5
1.5 Điểm mới của đề tài.......................................................................................... 5
1.6 Giá trị thực tiễn của đề tài ................................................................................ 5
1.7 Bố cục của luận văn ......................................................................................... 6
Chương 2: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHÔI VÀ TÁI CẤU HÌNH
KHÔI PHỤC CUNG CẤP ĐIỆN CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ...................... 7
2.1. Giới thiệu lưới điện phân phối ........................................................................ 7
2.1.1 Đặt điểm của lưới điện phân phối . ……………………….………..……7
2.1.2 Các lý do vận hành hở lưới điện phân phối ............................................... 9
2.1.3 Mục đích tái cấu trúc lưới điện………………………………………..... 11
2.1.4 Các bài toán tái cấu hình cho lưới điện phân phối .................................. 14
2.2 Bài toán xác định cấu trúc khôi phục cung cấp điện LĐPP .......................... 16
Chương 3: KHÔI PHỤC CUNG CẤP ĐIỆN SAU SỰ CỐ BẰNG PHƯƠNG
PHÁP ĐỔI NHÁNH ............................................................................................ 26
3.1 Giới thiệu ...................................................................................................... 26
3.2 Hàm mục tiêu khôi phục cung cấp điện ......................................................... 26
3.3 Phương pháp tiếp cận ..................................................................................... 27
3.4. Lưu đồ thuật toán của giải pháp đề nghị ....................................................... 28
3.5. Ví du .............................................................................................................. 31
Chương 4: VÍ DỤ KIỂM CHỨNG ...................................................................... 35
4.1. Mạng 1 nguồn -33 nút mẫu IEEE ................................................................. 35
4.1.1 Vận hành ở điều kiện bình thường ........................................................... 38
4.1.2 Khôi phục khi có sự cố ............................................................................. 41
Chương 5: KẾT LUẬN ........................................................................................ 53
5.1 Kết luận .......................................................................................................... 53
5.2 Hướng phát triển của đề tài ............................................................................ 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1
Chương 1: GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
Điện là một dạng năng lượng đặc biệt, vì năng lượng điện không thể dễ dàng tích
trữ với lượng lớn, nhưng nhu cầu phụ tải đòi hỏi phải đáp ứng công suất tại mọi thời
điểm. Điều này đòi hỏi các nhà quy hoạch năng lượng, các công ty sản xuất và kinh
doanh điện phải tính toán đến các giải pháp tối ưu việc truyền tải, phân bố công suất
trên hệ thống lưới điện. Nhu cầu tiêu thụ năng lượng điện tăng một cách nhanh chóng
trên tất cả mọi lĩnh vực, từ nhu cầu thiết yếu của đời sống xã hội đến nhu cầu để phát
triển kinh tế, xã hội, khoa học công nghệ của các quốc gia, và kể cả việc để đảm bảo
tốt an ninh chính trị thì an ninh năng lượng điện cũng được đặt lên hàng đầu. Với sự
tiến bộ của khoa học công nghệ, các thiết bị sử dụng điện ngày càng đòi hỏi nguồn
điện cung cấp phải đảm bảo về chất lượng. Vấn đề đặt ra cho các Công ty sản xuất và
kinh doanh điện là làm sao vừa đảm bảo đáp ứng được các vấn đề nêu trên, vừa đảm
bảo lợi ích kinh tế cao nhất của nhà sản xuất, vừa đảm bảo tính cạnh tranh trong thị
trường điện. Trong khi đó chiều dài, phụ tải của lưới điện phân phối (LĐPP) phát
triển một cách nhanh chóng kể dẫn đến công suất đỉnh chỉ xảy ra tại vài giờ trong
ngày, lưới điện bị sụt áp, tổn thất trên đường dây tăng, chi phí sản xuất tăng theo.
Đối với nước ta đang trong giai đoạn phát triển thì yêu cầu về việc đảm bảo cung
cấp điện liên tục, ổn định là một vấn đề phải được ưu tiên hàng đầu đối với ngành
điện.Trên thực tế hệ thống lưới điện của nước ta đang trong giai đoạn nâng cấp, cải
tạo do hệ thống điện đã cũ, lạc hậu, xuống cấp và chưa đáp ứng được yêu cầu phát
triển của xã hội. Sự gián đoạn cung cấp điện luôn xảy ra thường xuyên do nhiều
nguyên nhân có cả nguyên nhân khác quan và nguyên nhân chủ quan.
- Nguyên nhân chủ quan như: cắt điện bảo trì, nâng cấp, đấu nối đường dây xây
dựng mới; hệ thống chưa được bảo trì định kỳ một cách toàn diện, chưa phát hiện kịp
thời những vị trí có nguy cơ gây sự cố dẫn đến hư hỏng các phần tử của hệ thống;
việc nâng cấp - xây dựng mới các đường dây và trạm chậm chạp dẫn đến không đáp
ứng kịp nhu cầu của tải, gây quá tải; do bất cẩn hoặc thực hiện sai quy trình trong quá
trình thao tác trên hệ thống điện dẫn đến sự cố, tai nạn về điện…
2
- Nguyên nhân khách quan như: khí hậu, thiên tai, sét; thiếu vốn để đầu tư; nhân
lực quản lý vận hành thiếu; hành lang an toàn bị xâm phạm; tai nạn giao thông…
Hình 1.1. Sơ đồ khối hệ thống điện
Cho dù nguyên nhân nào đi nữa thì việc cô lập, cách ly khu vực có sự cố, tìm ra
nguyên nhân, xử lý sự cố, khôi phục cung cấp điện một phần hay hoàn toàn cho lưới
điện luôn luôn cần phải được thực hiện nhanh chóng, an toàn để kịp thời cung cấp
điện trở lại, hạn chế thiệt hại do mất điện gây ra.
Việc khôi phục cung cấp điện một phần là một quá trình quan trọng với nhiều yêu
cầu như: an toàn, giảm thiểu số khách hàng bị mất điện, không bị quá tải trên đường
dây, điện áp nằm trong phạm vi cho phép, thời gian khôi phục ngắn nhất, giới hạn
công suất nguồn không bị vi phạm, giảm thiểu tổn hao. Quá trình này được thực hiện
bằng việc thao tác đóng/mở các khóa điện, đặc biệt là khóa liên kết mạch vòng, các
nguồn, đây là trường hợp đặc biệt của việc tái cấu hình lưới điện. Do việc thao tác
đóng/mở các khóa điện với nhiều mục tiêu nên quá trình này phức tạp cần phải có
các giải thuật tối ưu để hỗ trợ. Như vậy, việc khôi phục cho lưới điện phân phối bằng
giải thuật tái cấu hình nhằm xác định các nhánh đường dây bị cô lập, có nguồn thấp
hơn nhánh sự cố là công việc quan trọng góp phần nâng cao năng lực cung cấp điện.
3
Quá trình khôi phục cung cấp điện một phần nhằm cung cấp điện trở lại cho các
nhánh đường dây không sự cố nhưng bị cô lập, phía sau nguồn của nhánh sự cố trong
thời gian đơn vị quản lý vận hành xác định nguyên nhân, sửa chữa và khôi phục cung
cấp điện hoàn toàn cho toàn hệ thống, đưa hệ thống trở về tình trạng hoạt động bình
thường, ổn định, lâu dài.
Quá trình khôi phục cung cấp điện luôn phải đảm bảo số lượng khách hàng mất
điện là ít nhất, không gây ra quá tải đường dây và số lượng khóa chuyển tải là bé để
đảm bảo thời gian ngừng cung cấp điện là nhất. Điều này có thể thực hiện bằng việc
tái cấu hình lưới.Lưới điện phân phối (LĐPP) đóng vai trò quan trọng trong việc
cung cấp điện đến hộ tiêu thụ. Vì lý do kỹ thuật, nó luôn được vận hành theo kiểu
hình tia (hở), mặt dù được thiết kế theo kiểu mạch vòng để tăng độ tin cậy trong quá
trình cung cấp điện. Trong quá trình cung cấp điện lưới điện có thể có khả năng bị
một sự cố nào đó trên các nhánh sẽ làm mất điện và gây ảnh hưởng rất nghiêm trọng
đến:Các hộ tiêu thụ điện khi xét đến mặt kinh tế và xã hội; Công ty điện lực khi xét
đến lợi nhuận bán điện, nếu trong thị trường điện, công ty điện lực còn phải đền bù
cho khách hàng của mình theo giá trị năng lượng ngừng cung cấp, đây là một khoản
đền bù lớn.
Do đó, nghiên cứu các biện pháp khôi phục cung cấp điện cho hệ thống điện nói
chung mạng lưới phân phối nói riêng là vấn đề rất cần thiết và hứa hẹn mang lại
nhiều lợi ích kinh tế.
Trong những năm gần đây, có rất nhiều công trình nghiên cứu về vấn đề khôi
phục cung cấp điện cho LĐPP nói riêng, cũng như trong các chương trình nghiên
cứu về hệ thống điện nói chung. Có rất nhiều công trình nghiên cứu được đăng tải lên
các tạp chí uy tín, các bài báo đã khảo sát vấn đề này một cách cẩn thận và đánh giá
toàn diện vấn đề khôi phục cung cấp điện [1…19]. Trong nhiều năm qua với sự phát
triển mạnh mẽ của ngành hệ thống điện, các nhà nghiên cứu và các kỹ sư quan tâm
chủ yếu đến hệ thống phát và truyền tải điện năng hơn LĐPP. Điều này là do sự phức
tạp của LĐPP như quá nhiều phụ tải, nhiều khóa điện. Ngoài ra, do LĐPP có cấu trúc
mạch vòng nhưng vận hành hình tia để giảm dòng ngắn mạch mà vẫn đảm bảo độ tin
cậy cung cấp điện cho khách hàng ở mức độ nhất định, nên không thể áp dụng các
biện phát khôi phục cung cấp điện cho phụ tải bằng các giải thuật trên lưới truyền tải
4
mà phải có giải thuật cô lập nhánh sự cố và chuyển tải qua tuyến dây khác. Vì vậy,
giải thuật khôi phục cung cấp điện cho LĐPP khá phức tạp, đòi hỏi số lần chuyển
trạng thái các khóa điện là ít nhất nhằm đảm bảo thời gian ngừng cung cấp điện và số
lượng khách hàng bị mất điện là ít nhất.
Khi việc ứng dụng công nghệ thông tin trong LĐPP trở nên rẻ tiền, đặc biệt là
hệ thống SCADA hoàn thiện trong những năm gần đây thì sự yêu cầu khôi phục cung
cấp điện nhanh chóng trên LĐPP được đòi hỏi một cách cấp thiết hơn nữa.
Có nhiều phương pháp để khôi phục cung cấp điện trên LĐPP như các giải
thuật thuần Heuristic được trình bày trong các nghiên cứu [1-3, 5, 10, 21], hay sử
dụng cơ sở tri thức [4,6-10,12]. Các mạng nơron hay các thuật toán meta heuristic
như giải thuật di truyền cũng như lý thuyết mờ cũng được áp dụng để giải bài toán
này [12, 20].
Đối với các phương pháp tiếp cận heuristic, là thước đo bằng trực giác, để hạn
chế không gian tìm kiếm, chủ yếu dựa vào kiến thức và kinh nghiệm của các chuyên
gia vận hành trên LĐPP thực tế được biên dịch thành các chương trình máy tính. Tuy
nhiên, điều này cho thấy có những khó khăn lớn trong việc ứng dụng vào các LĐPP
khác vì tính chuyên gia của chương trình và kích thước của phần mềm lớn cũng như
thuật toán phức tạp. Đối với các chương trình sử dụng hệ chuyên gia, về cơ bản bao
gồm hai thành phần chính là cơ sở tri thức và phương pháp suy diễn. Cho đến nay,
phương pháp tiếp cận hệ chuyên gia có thể được coi là phương pháp tiếp cận thành
công để giải quyết vấn đề này trên LĐPP, nhưng không chắc rằng phương pháp này
luôn luôn có thể tìm thấy một cấu hình tối ưu về số lần chuyển khóa.
Tuy nhiên, việc đảm bảo số lần chuyển tải cũng như số lượng khách hàng bị
mất điện là ít nhất để thời gian khôi phục lưới là ít nhằm giảm thiểu chi phí đền bù
cho khách hàng chưa được đề cập rõ ràng trong các nghiên cứu trên. Trong luận văn
này sẽ trình bày một giải thuật heuritic nhằm giảm thiểu số lần chuyển khóa mà vẫn
đảm bảo số lượng khách hàng bị mất điện là ít nhất với hàm chống quá tải trên các
nhánh.
1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
5
Mục tiêu của đề tài là tập trung xây dựng phương pháp heuristic để chuyển
những phụ tải gây quá tải các nhánh dây sau khi cô lập nhánh bị sự cố với số lần
chuyển khóa là ít nhất.Nhiệm vụ của đề tài:
-
Xây dựng giải thuật: Xác định chính xác các khóa trong vòng có chứa khóa bị
sự cố và đánh giá mức độ quá tải của các nhánh dây trong các vòng có liên quan, từ
đó xác định trình tự các bước chuyển tải để khôi phục cung cấp điện với yêu cầu
giảm quá tải các nhánh.
-
Kiểm chứng khả năng của giải thuật trên các LĐPP mẫu 33 nút của IEEE
nhằm chứng tỏ khả năng của giải thuật thông qua phần mềm PSS - ADEPT.
1.3. Phạm vi thực hiện của đề tài
Nghiên cứu bài toán tái cấu hình trên LĐPP có cấu trúc mạch vòng nhưng vận
hành hình tia để có khả năng chuyển tải khi có một nhánh bị sự cố, không xét đến các
máy phát điện phân tán.
Trong nghiên cứu này có chỉ ra các nhánh quan trọng mà khi sự cố trên các
nhánh này có thể phải sa thải phụ tải vì khả năng cung cấp điện của các nhánh còn lại
không đủ cung cấp cho tất cả các phụ tải như ban đầu.
1.4. Phương pháp giải quyết vấn đề
Sử dụng giải thuật thuần heuristic, cụ thể là giải thuật của Civanlar và các
cộng sự [24] kỹ thuật đổi nhánh và kết hợp với điều kiện chống quá tải, để giải bài
toán tái cấu hình khôi phục cung cấp điện trong quá trình xảy ra sự cố.
1.5. Điểm mới của đề tài
Hướng giải quyết bài toán là dùng các giải thuật thuần heuristic có cải tiến khi
đánh giá các vòng có liên quan đến nhánh sự cố hay quá tải và hàm đánh giá quá tải
nhánh so với [24], điều này làm giảm thiểu số lần chuyển đổi trạng thái khóa điện
nên tiết kiệm nhiều thời gian khôi phục cung cấp điện ít nhất có thể.
1.6. Giá trị thực tiễn của đề tài
-
Giải thuật tái cấu hình khôi phục cung cấp điện cho lưới điện phân phối đề
xuất có thể áp dụng vào điều kiện thực tế Việt Nam trong vận hành lưới điện phân
phối hay đào tạo các điều độ viên vận hành lưới điện phân phối
6
-
Làm tài liệu tham khảo chuyên sâu cùng lĩnh vực cho sinh viên đại học
hay học viên cao học.
1.7. Bố cục của luận văn
Chương 1: Giới thiệu
Chương 2: Tổng quan về lưới điện phân phối và tái cấu hình khôi phục cung cấp
điện cho lưới điện phân phối.
Chương 3: Khôi phục cung cấp điện sau sự cố bằng phương pháp đổi nhánh
Chương 4: Ví dụ kiểm chứng
Chương 5: Kết luận