Nghiên cứu phương pháp cải tiến sa thải phụ tải trong hệ thống điện

Nghiên cứu phương pháp cải tiến sa thải phụ tải trong hệ thống điện Nghiên cứu phương pháp cải tiến sa thải phụ tải trong hệ thống điện Nghiên cứu phương pháp cải tiến sa thải phụ tải trong hệ thống điện Nghiên cứu phương pháp cải tiến sa thải phụ tải trong hệ thống điện

MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN iv LỜI CẢM ƠN v TÓM TẮT vi MỤC LỤC x DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT xiii DANH SÁCH CÁC HÌNH xiv DANH SÁCH CÁC BẢNG xvii MỞ ĐẦU .1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu luận án Đối tượng phạm vi nghiên cứu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Đóng góp mặt khoa học ý nghĩa thực tiễn luận án Cấu trúc luận án Chương TỔNG QUAN VỀ SA THẢI PHỤ TẢI TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Tổng quan cố hệ thống điện 1.2 Khái quát điều chỉnh tần số sa thải phụ tải 10 1.3 Yếu tố lựa chọn sa thải tải 12 1.4 Tổng quan cơng trình nghiên cứu sa thải phụ tải 13 1.4.1 Sa thải phụ tải truyền thống .14 1.4.2 Sa thải phụ tải thích nghi 18 1.4.3 Phương pháp sa thải phụ tải thông minh 19 1.4.4 Nhận xét .29 Chương PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN KHẨN CẤP SA THẢI PHỤ TẢI TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN .31 2.1 Đặt vấn đề 31 2.2 Phương pháp điều khiển khẩn cấp sa thải phụ tải hệ thống điện 31 2.2.1 Phương pháp điều khiển khẩn cấp sa thải phụ tải [63], [64] .31 x 2.2.2 Xây dựng tập mẫu huấn luyện mạng nơ-ron ANN1 .33 2.2.3 Xây dựng chiến lược điều khiển sa thải phụ tải dựa thuật toán AHP 36 2.2.4 Huấn luyện mạng nơ-ron ANN2 .40 2.2.5 Mô – Kiểm nghiệm phương pháp điều khiển khẩn cấp sa thải phụ tải sơ đồ hệ thống điện chuẩn 42 Chương PHƯƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI TRÊN CƠ SỞ ÁP DỤNG THUẬT TOÁN FUZZY-AHP 52 3.1 Đặt vấn đề 52 3.2 Kỹ thuật mờ hóa luật hoạt động [69] 52 3.3 Tổng quan thuật toán Fuzzy - AHP 53 3.4 Khảo sát thử nghiệm sơ đồ hệ thống điện chuẩn IEEE 37 bus máy phát57 3.4.1 Nghiên cứu phương pháp sa thải phụ tải dựa việc áp dụng thuật toán AHP 59 3.4.2 Nghiên cứu phương pháp sa thải phụ tải dựa việc áp dụng thuật toán Fuzzy-AHP [76] 69 Chương TÍNH TỐN LƯỢNG CƠNG SUẤT SA THẢI TỐI THIỂU CÓ XÉT ĐẾN ĐIỀU KHIỂN SƠ CẤP VÀ THỨ CẤP TỔ MÁY PHÁT ĐIỆN 78 4.1 Đặt vấn đề 78 4.2 Tổng quan đáp ứng tần số hệ thống điện .78 4.3 Quá trình điều chỉnh tần số có cố hệ thống điện 80 4.4 Điều chỉnh tần số sơ cấp hệ thống điện 80 4.5 Điều chỉnh tần số thứ cấp hệ thống điện 81 4.6 Tính tốn lượng cơng suất sa thải phụ tải tối thiểu để phục hồi tần số giá trị cho phép 82 4.6.1 Mục đích việc tính tốn lượng cơng suất sa thải phụ tải tối thiểu .82 4.6.2 Xây dựng cơng thức tính tốn lượng cơng suất sa thải phụ tải tối thiểu 83 4.7 Tính tốn kiểm tra sơ đồ hệ thống điện chuẩn 84 Chương PHƯƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI CÓ XÉT ĐẾN VIỆC PHỐI HỢP NHIỀU PHƯƠNG PHÁP 89 5.1 Đặt vấn đề 89 5.2 Phân bố lượng công suất sa thải bus tải dựa khái niệm PED 89 xi 5.2.1 Khái niệm khoảng cách pha PED 89 5.2.2 Thử nghiệm – kiểm tra phương pháp đề xuất sơ đồ hệ thống điện chuẩn 92 5.3 Phân bố lượng công suất sa thải nút tải dựa khái niệm VED 96 5.3.1 Khái niệm khoảng cách điện áp (Voltage Electrical Distance - VED) .96 5.3.2 Thử nghiệm – kiểm tra phương pháp đề xuất sơ đồ hệ thống điện chuẩn 97 5.4 Phương pháp sa thải phụ tải có xét đến yếu tố phối hợp nhiều phương pháp áp dụng thuật toán AHP hệ chuyên gia 103 5.4.1 Tiêu chí 1: Hệ số tầm quan trọng phụ tải 104 5.4.2 Tiêu chí 2: PED 105 5.4.3 Tiêu chí 3: VED .106 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 116 6.1 Các kết luận .116 6.2 Hướng nghiên cứu phát triển đề tài 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO .119 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ .129 PHỤ LỤC 133 xii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT AHP: Analytic Hierarchy Process ANFIS: Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System ANN: Artificial neural networks BPNN: Back Propagation Neural Network DG: Distributed Generation ENTSOE: European Network of Transmission System Operators for Electricity ERCOT: Electric Reliability Council of Texas FACTS: Flexible Alternating Current Transmission System FLC: Fuzzy Logic Control FRCC: Florida Reliability Coordinating Council Fuzzy-AHP: Fuzzy-Analytic Hierarchy Process GA: Genetic algorithm GRNN: Generalized Regression Neural Network ILS: Intelligent Load Shedding LS: Load Shedding OFGS: Over Frequency Generation Shedding OFGT: Over Frequency Generation Trip PED: Phase Electrical Distance PSO: Particle Swarm Optimization ROCOF: Rate Of Change Of Frequency UFGT: Under Frequency Generation Trip UFLS: Under Frequency Load Shedding UVLS: Under Voltage Load Shedding VED: Voltage Electrical Distance xiii DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Tấn suất bị điện khu vực giới Hình 1.2: Tổng quan kỹ thuật sa thải phụ tải hệ thống điện 13 Hình 1.3: Sơ đồ phân cấp điều chỉnh tần số HTĐ Việt Nam 17 Hình 1.4: Cấu trúc tổng quát chương trình ILS 21 Hình 2.1: Mơ hình nguyên lý điều khiển khẩn cấp sa thải phụ tải 32 Hình 2.2: Mơ hình chi tiết điều khiển khẩn cấp sa thải phụ tải 33 Hình 2.3: Sơ đồ vùng trung tâm tải sơ đồ IEEE 39 bus 10 máy phát 34 Hình 2.4: Quan hệ độ xác huấn luyện kiểm tra tương ứng với số biến đầu vào 35 Hình 2.5: Mơ hình phân cấp AHP gồm vùng trung tâm tải đơn vị tải 36 Hình 2.6: Quan hệ độ xác huấn luyện kiểm tra tương ứng với số biến đầu vào phương pháp huấn luyện mạng nơ-ron 42 Hình 2.7: Đồ thị tần số hệ thống theo thời gian có cố ngắn mạch Bus 32 43 Hình 2.8: Góc lệch rotor máy phát có cố ngắn mạch Bus 32 43 Hình 2.9: Tần số hệ thống theo thời gian sa thải phụ tải theo phương pháp điều khiển khẩn cấp sa thải phụ tải trường hợp cố ngắn mạch Bus 32 44 Hình 2.10: Góc lệch rotor máy phát sau sa thải phụ tải theo phương pháp điều khiển khẩn cấp sa thải phụ tải trường hợp cố ngắn mạch Bus 32 44 Hình 2.11: Tần số hệ thống sau thực bước sa thải phụ tải A theo phương pháp UFLS trường hợp cố ngắn mạch Bus 32 45 Hình 2.12: Góc lệch rotor của máy phát sau thực bước sa thải phụ tải A theo phương pháp UFLS trường hợp cố ngắn mạch Bus 32 46 Hình 2.13: Tần số hệ thống theo thời gian sa thải phụ tải theo phương pháp UFLS trường hợp cố ngắn mạch Bus 32 47 Hình 2.14: Góc lệch rotor máy phát có cố ngắn mạch Bus 25 48 xiv Hình 2.15: Góc lệch rotor máy phát sau sa thải phụ tải theo phương pháp điều khiển khẩn cấp sa thải phụ tải trường hợp cố ngắn mạch Bus 25 48 Hình 2.16: Tần số hệ thống theo thời gian sa thải phụ tải theo phương pháp điều khiển khẩn cấp sa thải phụ tải trường hợp cố ngắn mạch Bus 25 49 Hình 2.17: Tần số hệ thống theo thời gian sa thải phụ tải theo phương pháp UFLS trường hợp cố ngắn mạch Bus 25 49 Hình 3.1: Hàm thành viên tam giác số mờ hóa tương ứng với thang đo mức độ tầm quan trọng 54 ~ ~ Hình 3.2: Mơ hình cạnh tranh M M 56 Hình 3.3: Lưu đồ trình thực sa thải phụ tải dựa thuật toán FuzzyAHP 57 Hình 3.4: Sơ đồ hệ thống điện IEEE 37 bus máy phát với vùng trung tâm tải 58 Hình 3.5: Tần số hệ thống trường hợp cố máy phát bus số 59 Hình 3.6: Mơ hình AHP vùng trung tâm tải đơn vị tải cho sơ đồ IEEE 37 Bus 59 Hình 3.7: Tần số hệ thống sa thải phụ tải theo phương pháp AHP với trường hợp vận hành mức tải khác 68 Hình 3.8: Kỹ thuật mờ hóa mức phụ tải 73 Hình 3.9: Tần số hệ thống sa thải phụ tải theo phương pháp Fuzzy-AHP với trường hợp vận hành mức tải khác 75 Hình 4.1: Máy phát cung cấp cho phụ tải độc lập 78 Hình 4.2: Sơ đồ điều khiển tần số hệ thống điện 80 Hình 4.3: Đặc tính điều chỉnh số sơ cấp-thứ cấp mối quan hệ công suất tần số 82 Hình 4.4: Sơ đồ hệ thống điện chuẩn IEEE 37 bus máy phát 85 Hình 4.5: Tần số hệ thống máy phát JO345#1 ngắt khỏi hệ thống điện 86 Hình 4.6: Tần số hệ thống sau thực trình điều khiển sơ cấp thứ cấp 87 Hình 5.1: Quan hệ PED máy phát JO345#1 nút tải 93 xv Hình 5.2: Tần số sau sa thải phụ tải phương pháp sa thải phụ tải PED phương pháp sa thải phụ tải UFLS 94 Hình 5.3: Góc lệch rotor sau sa thải phụ tải phương pháp sa thải phụ tải PED phương pháp sa thải phụ tải UFLS 94 Hình 5.4: Quan hệ VED máy phát JO345#1 bus tải 97 Hình 5.5: Tần số phục hồi phương pháp VED phương pháp truyền thống UFLS 99 Hình 5.6: So sánh điện áp phục hồi phương pháp sa thải VED phương pháp sa thải truyền thống UFLS 99 Hình 5.7: Điện áp nút tải sa thải phụ tải dựa PED 100 Hình 5.8: Điện áp nút tải sa thải phụ tải dựa VED 100 Hình 5.9: So sánh tần số phương pháp sa thải phụ tải dựa PED phương pháp sa thải phụ tải dựa VED 101 Hình 5.10: So sánh góc lệch rotor phục hồi phương pháp sa thải phụ tải dựa PED phương pháp sa thải phụ tải dựa VED 102 Hình 5.11: Lưu đồ thực việc phối hợp nhiều phương pháp để xếp hạng phân bố lượng công suất cắt phụ tải 104 Hình 5.12: Tần số sau sa thải phụ tải phương pháp đề xuất phương pháp truyền thống UFLS 113 Hình 5.13: Góc lệch rotor máy phát trước sau sa thải phụ tải theo phương pháp đề xuất 114 Hình 5.14: Góc lệch rotor máy phát sau sa thải phụ tải theo phương pháp đề xuất phương pháp truyền thống UFLS 114 xvi DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 1.1: Các cố điện nghiêm trọng năm qua giới Bảng 1.2: Lượng công suất tải cắt bước theo thay đổi tần số FRCC 15 Bảng 1.3: Chương trình sa thải tải ERCOT 15 Bảng 1.4: Phân bổ công suất sa thải sử dụng UFLS hệ thống điện Việt Nam 17 Bảng 1.5: So sánh tính phương pháp truyền thống thông minh 23 Bảng 1.6: Ưu nhược điểm kỹ thuật tính tốn sa thải phụ tải thông minh 28 Bảng 2.1: Các vùng trung tâm tải đơn vị tải sơ đồ IEEE 39 bus 10 máy phát 36 Bảng 2.2: Các chiến lược sa thải phụ tải dựa thuật toán AHP 40 Bảng 2.3: Độ xác huấn luyện độ xác kiểm tra phương pháp huấn luyện mạng nơ-ron 41 Bảng 2.4: Kết so sánh phương pháp điều khiển khẩn cấp sa thải phụ tải phương pháp sa thải phụ tải UFLS truyền thống 50 Bảng 3.1: Các tam giác số mờ hóa tương ứng với thang đo mức độ tầm quan trọng 55 Bảng 3.2: Sắp xếp đối tượng theo thứ tự giảm dần hệ số tầm quan trọng 57 Bảng 3.3: Dữ liệu tải (MW) hệ thống 37 bus hệ thống đạt 70%, 80%, 90%, 100% phụ tải cực đại 60 Bảng 3.4: Ma trận phán đoán trung tâm phụ tải LCi 60 Bảng 3.5: Ma trận phán đoán phụ tải Lj trung tâm tải LC1 61 Bảng 3.6: Ma trận phán đoán phụ tải Lj trung tâm tải LC2 61 Bảng 3.7: Ma trận phán đoán phụ tải Lj trung tâm tải LC3 61 Bảng 3.8: Ma trận phán đoán phụ tải Lj trung tâm tải LC4 61 Bảng 3.9: Giá trị MLCi ma trận trung tâm phụ tải LCi 62 Bảng 3.10: Giá trị MLj ma trận tải trung tâm phụ tải 62 Bảng 3.11: Giá trị MLj ma trận tải trung tâm phụ tải 62 Bảng 3.12: Giá trị MLj ma trận tải trung tâm phụ tải 62 Bảng 3.13: Giá trị MLj ma trận tải trung tâm phụ tải 62 xvii * Bảng 3.14: Giá trị WLCi trung tâm phụ tải LCi 63 Bảng 3.15: Giá trị WLj* tải trung tâm phụ tải LC1 63 Bảng 3.16: Giá trị WLj* tải trung tâm phụ tải LC2 63 Bảng 3.17: Giá trị WLj* tải trung tâm phụ tải LC3 63 Bảng 3.18: Giá trị WLj* tải trung tâm phụ tải LC4 64 Bảng 3.19: Các giá trị WLCi trung tâm phụ tải 64 Bảng 3.20: Các giá trị WLj tải trung tâm phụ tải LC1 65 Bảng 3.21: Các giá trị WLj tải trung tâm phụ tải LC2 65 Bảng 3.22: Các giá trị WLj tải trung tâm phụ tải LC3 65 Bảng 3.23: Các giá trị WLj tải trung tâm phụ tải LC4 65 Bảng 3.24: Giá trị hệ số quan trọng đơn vị tải tính tốn AHP 66 Bảng 3.25: Sắp xếp đơn vị phụ tải theo giá trị hệ số quan trọng phụ tải Wij tăng dần 67 Bảng 3.26: Kết tổng hợp trường hợp sa thải phụ tải dựa thuật toán AHP 68 Bảng 3.27: Ma trận phán đoán trung tâm phụ tải LCi 69 Bảng 3.28: Ma trận phán đoán phụ tải trung tâm tải LC1 70 Bảng 3.29: Ma trận phán đoán phụ tải trung tâm tải LC2 70 Bảng 3.30: Ma trận phán đoán phụ tải trung tâm tải LC3 70 Bảng 3.31: Ma trận phán đoán phụ tải trung tâm tải LC4 71 Bảng 3.32: Giá trị hệ số quan trọng đơn vị tải tính tốn Fuzzy-AHP 73 Bảng 3.33: Sắp xếp đơn vị phụ tải theo giá trị hệ số quan trọng phụ tải Wij tăng dần 74 Bảng 3.34: Kết tính tốn tổng hợp trường hợp mờ hóa đồ thị phụ tải 74 Bảng 3.35: Kết so sánh phương pháp sa thải phụ tải theo AHP FuzzyAHP 76 Bảng 4.1: Giá trị thông số công suất điều khiển sơ cấp máy phát 86 xviii Bảng 5.1: Sắp xếp thứ tự PED máy phát cố nút tải 93 Bảng 5.2: Giá trị công suất sa thải phân bố nút tải 95 Bảng 5.3: VED lượng công suất sa thải bị cố máy phát JO345#1 98 Bảng 5.4: Hệ số tầm quan trọng phụ tải 105 Bảng 5.5: PED nút tải với máy phát JO345#1 106 Bảng 5.6: VED sau chuẩn hóa bus tải với máy phát JO345#1 107 Bảng 5.7: Giá trị khía cạnh/tiêu chí sau chuẩn hóa 108 Bảng 5.8: Trọng số tổng hợp phân hạng sa thải nút tải 111 Bảng 5.9: Lượng công suất sa thải bus máy phát JO345#1 112 Bảng 5.10: Kết so sánh phương pháp sa thải 115 xix ... sau sa thải phụ tải phương pháp sa thải phụ tải PED phương pháp sa thải phụ tải UFLS 94 Hình 5.3: Góc lệch rotor sau sa thải phụ tải phương pháp sa thải phụ tải PED phương pháp sa thải. .. cấp sa thải phụ tải hệ 40TĐ thống điện năm Chủ nhiệm Nghiên cứu cải tiến phương pháp sa thải T201 8phụ tải để giữ ổn định hệ thống điện 55TĐ năm Tham gia Nghiên cứu phương pháp sa thải phụ tải. .. số phương pháp sa thải phụ tải dựa PED phương pháp sa thải phụ tải dựa VED 101 Hình 5.10: So sánh góc lệch rotor phục hồi phương pháp sa thải phụ tải dựa PED phương pháp sa thải phụ tải