Phối hợp điều khiển điện áp và công suất phản kháng khi có sự thâm nhập máy phát phân bố DG

I H C QU C GIA TP HCM I H C BÁCH KHOA PH I H U KHI KHÁNG KHI CĨ S N ÁP VÀ CƠNG SU T PH N THÂM NH P MÁY PHÁT PHÂN B DG Chuyên ngành: Thi t b , m Mã s : 605250 LU TP H CHÍ MINH, tháng n c hồn thành t i: Cán b i h c Bách Khoa ng d n khoa h c : (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v ch ký) Cán b ch m nh n xét : (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v ch ký) Cán b ch m nh n xét : (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v ch ký) Lu cb ov t Thành ph n H ih Tp.HCM ngày m: (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v c a H ng ch m b o v lu Xác nh n c a Ch t ch H lu CH T CH H môn qu n lý chuyên ngành sau c s a ch a (n u có) N NT I H C QU C GIA TP.HCM C NG HÒA XÃ H I CH I H C BÁCH KHOA T NAM c l p - T - H nh phúc NHI M V LU MSHV: 11180113 31/03/1987 60.52.50 TÀI: PH I H U KHI CĨ S N ÁP VÀ CƠNG SU T PH N KHÁNG KHI THÂM NH P MÁY PHÁT PHÂN B DG II NHI M V VÀ N I DUNG: - Tìm hi u v - Nghiên c - Áp d u n áp công su t ph n kháng ng m pháp quy ho su t ph n kháng ng m u ng dây phân ph i III NGÀY GIAO NHI M V : 02/07/2012 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 21/06/2013 V CÁN B NG D N : PGS.TS NGUY N HOÀNG VI T (H tên ch ký) (H tên ch ký) (H tên ch ký) n áp cơng TĨM T T LU Lu u d ng m (FDP) gi i quy t v n n áp công su t ph n kháng m ng phân ph i khơng xét có xét DG k t n i M c tiêu c a p áp c a b i t i tr tìm v trí t c a t bù t i m i gi cho ngày ti p theo d a d báo ph t i m bi n áp cho t n th t m ng nh nh lên, h s công su t c a tr m cao nh th n áp c i c nâng ng công su t ph n c xem xét th c hi n áp, công su t tr m, gi i h c áp d ng vào tính tốn FDP ng dây phân ph i 473 E11 S d ng ph n m m MATLAB tính tốn mơ ph ng Các k t qu hành p tr m n ch kháng qua máy bi n áp Các ràng bu c v pháp ràng bu c v u phân c so sánh v ng K t qu so sánh cho th FDP n t k t qu t có th m t u qu iv iv u n áp công su t ph n kháng m ng phân ph i THESIS SUMMARY This thesis presents a fuzzy dynamic programing (FDP) method for solving reactive power/voltage control problem in distribution system with and without DG The objective of thesis is properly to dispatch main transformer under load tap changer, substation capacitor and feeder capacitors based forecast hourly loads and primary bus voltage such that the total feeder loss can be minimized, voltage profile can be improved and subsation power factor can be maximized therefore the reactive power flow into main transformer can be restrained The constraints that must be considered include voltage limit on the feeder, line thermal capacity of line, substation transformer rating.This method is applied to calculate in 473 E11 line, Da Nang, using MATLAB simulate Results are compared with conventional method The compasison shows that FDP method results better than conventional method Therefore, the method can be an effective approach for solving reactive power/voltage control problem in distribution system L IC u tiên, xin chân thành c Gi n- nT - u th thành lu PGS.TS Nguy n Hoàng Vi t i h c Bách Khoa Chí ng d n tơi t ng viên tơi hồn ày n t t c Q Th y, Cô ng d y, trang b cho nh ng ki n th c r t b ích q báu su t q trình h c t p t Xin c bên c nh t o m ng u ki n thu n l i cho h c t p công tác Xin c t t c b n bè trình h c t t th i gian th c hi n lu Xin c Anh, B n h c viên Cao h c (khóa 2011-2012) ngành Thi t b , m nh khuy ng viên h tr cho r t nhi u nt i h c Bách Khoa i ln giành nh ng tình c m sâu s c nh t, bên c t qua nh t th c hi n lu Tp H i th c hi n ng viên, M CL C 1: GI I THI U CHUNG 1.1 Gi i thi u t ng quát 1.2 M c tiêu c tài 1.3 Ph m vi nghiên c u 1.4 N i dung lu 2: T NG QUAN V U KHI N ÁP VÀ CÔNG SU T PH N KHÁNG 2.1 Gi i thi u 2.1.1 s i phân ph i 2.1.2 u 2.1.3 u n công su t ph n kháng b ng b t bù n áp b ng b 2.2 M t s i t i OLTC áp d ng u n áp công su t ph n kháng 2.2.1 ng (Dynamic programming) 2.2.2 n hóa (Evolutionary computing methods) 10 2.2.3 K thu t trí tu nhân t o (Artificial intelligence techniques) 12 NG M U KHI N N ÁP VÀ CÔNG SU T PH N KHÁNG 3.1 Gi i thi u 14 3.2 Mơ hình tốn h c v 3.3 u n áp công su t ph n kháng 17 ng m (FDP) 20 3.3.1 Hàm m c tiêu v u n áp công su t ph n kháng 21 3.3.1.1Các hàm liên thu c 21 3.3.1.1.1 Hàm liên thu i v i bi n m 22 3.3.1.1.2 Hàm liên thu i v i bi n m 23 3.3.1.1.3 Hàm liên thu i v i bi n m Ploss 23 3.3.1.1.4 Hàm liên thu i v i bi n m 24 3.3.1.1.5 Hàm liên thu i v i bi n m 24 3.3.2 ng m FDP 25 : ÁP D NG DÂY PHÂN PH 4.1 T ng dây 473 E11 28 4.1.1 Gi i thi u phát 28 4.1.2 S li u ph t i tr m c a 28 4.2 Các thơng s tính tốn th c hi n tính tốn mơ ph FDP vào u n áp công su t ph n kháng 30 4.3 Các k t qu tính tốn mơ ph ng 34 : PH I H KHÁNG KHI CĨ S U KHI N ÁP VÀ CƠNG SU T PH N THÂM NH P MÁY PHÁT PHÂN B DG 5.1 T ng quan v ng gió 43 5.1.1 ng c s 5.1.2 H th u th c t 5.2 Mô ph ng dây 45 i u t ns i 46 n áp cơng su t ph n kháng có s thâm nh p c a tuabin gió 47 5.2.1 Các thơng s tính tốn 47 5.2.2 Các k t qu tính tốn mơ ph ng 50 6: K T LU 6.1 NG PHÁT TRI Nh ng k t qu nghiên c 6.2 c 59 k t qu tín tốn c th 59 6.2.1 Nh u gi i quy 6.2.2 Nh 6.3 TÀI ng phát tri n ti p c TÀI LI U THAM KH O c 59 i quy c 60 tài 60 DANH M C CÁC HÌNH V Hình 2.1: Mơ t Hình 2.2: s i phân ph i thay th máy bi n áp có OLTC Hình 2.3: Nguyên t c ho Hình 3.1 ng c a b OLTC u Hình 3.2: Mơ hình tr m bi n Hình 3.3 ng 14 n có t bù 17 thay th tr m bi n áp 18 Hình 3.4: Hàm liên thu c 22 Hình 3.5: Hàm liên thu c 23 Hình 3.6: Hàm liên thu c 24 Hình 3.7: Hàm liên thu c 24 Hình 3.8: Mơ t Hình 3.9 ng thái 26 gi i thu ng FDP 27 Hình 4.1: Kho ng cách gi u pha 31 Hình 4.2 th ph t n hình ngày c Hình 4.3: T n th t công su 33 ng dây 37 Hình 4.4: T ng s l n chuy n v t t bù 38 Hình 4.5: Các tr ng thái OLTC t bù Cs 38 Hình 4.6: Các tr ng thái t Hình 4.7 ng dây CF1,2 CF3,4 39 n áp th c l ch V2 so v i giá tr t 39 Hình 4.8: H s cơng su t TBA 40 Hình 4.9 n áp t t t bù 40 Hình 4.10: Giá tr hàm m c tiêu 41 Hình 5.1: H th ng có Tuabin gió 45 Hình 5.2: H th Hình 5.3 th ph t ng b l ng sóc 46 n hình ngày c t d báo c a tuabin gió 49 Hình 5.4: T n th t cơng su Hình 5.5: T ng s l n chuy n v ng dây 53 t t bù 54 50 5.2.2 Các k t qu tính tốn mơ ph ng B ng 5.3 : V trí OLTC tr ng thái t bù CF1,2 CF3,4 ng h p TAP Cs V2(pu) 1 0.0029 0.9971 0.9942 0.0349 2 0.0023 0.9977 0.9993 0.0283 1 0.0021 1.0021 0.9820 0.0208 1 0.0042 1.0042 0.9820 0.0208 1 0.0025 1.0025 0.9788 0.0222 0.0039 1.0039 1.0000 0.0253 0.0034 0.9966 1.0000 0.0255 0.0024 1.0024 0.9984 0.0297 -1 1 0.0003 1.0003 0.9747 0.0382 10 -1 1 0.0001 0.9999 0.9976 0.0570 11 -1 1 0.0014 1.0014 0.9950 0.0733 12 -1 2 0.0011 0.9989 0.9984 0.0531 13 -1 2 0.0011 0.9989 0.9984 0.0531 14 -1 1 0.0002 1.0002 0.9986 0.0596 15 -1 2 0.0031 0.9969 0.9966 0.0574 16 -1 2 0.0025 0.9975 0.9942 0.0617 17 -1 2 0.0009 1.0009 0.9837 0.0789 18 -1 2 0.0012 0.9988 0.9941 0.0968 19 -1 2 0.0026 0.9974 0.9770 0.0907 20 -1 2 0.0021 0.9979 0.9753 0.0937 21 -2 2 0.0043 0.9957 0.9955 0.1003 22 2 0.0014 0.9986 0.9889 0.0877 23 2 0.0019 0.9981 0.9885 0.0713 24 1 1 0.0024 1.0024 0.9835 0.0424 51 B ng 5.4 : V trí OLTC tr ng thái t bù CF1,2 CF3,4 ng h p TAP Cs V2(pu) 1 0 0.0011 1.0011 0.5331 0.0261 1 0 0.0017 1.0017 0.4829 0.0208 0 0.0047 0.9953 0.3921 0.0157 0 0.0026 0.9974 0.3921 0.0157 0 0.0043 0.9957 0.4136 0.0166 0 0.0044 0.9956 0.5024 0.0174 1 0 0.0009 1.0009 0.5522 0.0164 1 0.0006 1.0006 0.8887 0.0090 -1 1 0.0006 1.0006 0.8875 0.0105 10 -1 1 0.0001 1.0001 0.8586 0.0203 11 -1 1 0.0001 0.9999 0.8477 0.0346 12 -1 1 0.0050 1.0050 0.8492 0.0198 13 -1 1 0.0049 1.0049 0.8459 0.0197 14 -1 1 0.0003 1.0003 0.8447 0.0213 15 -1 1 0.0028 1.0028 0.8340 0.0224 16 -1 1 0.0034 1.0034 0.8262 0.0255 17 -2 1 0.0058 0.9942 0.8399 0.0408 18 -1 1 0.0048 0.9952 0.8272 0.0630 19 -2 2 0.0060 0.9940 0.9616 0.0461 20 -2 2 0.0054 0.9946 0.9638 0.0506 21 -2 2 0.0040 0.9960 0.9636 0.0577 22 2 0.0011 0.9989 0.9759 0.0510 23 2 0.0017 0.9983 0.9854 0.0368 24 2 0.0034 0.9966 0.9977 0.0173 52 B ng 5.5 : V trí OLTC tr ng thái t bù ng h p TAP Cs CF1,2 CF3,4 V2(pu) 1 2 0.0014 0.9986 0.9887 0.0090 2 0.0025 0.9975 0.9868 0.0050 0.0035 1.0035 0.9938 0.0041 0.0056 1.0056 0.9938 0.0041 0.0040 1.0040 0.9993 0.0042 0.0039 1.0039 1.0000 0.0047 0.0032 0.9968 0.9989 0.0052 0.0023 1.0023 0.9913 0.0080 0 0.0056 1.0056 0.9863 0.0092 10 -1 1 0.0001 1.0001 0.9906 0.0203 11 -1 1 0.0017 1.0017 0.9855 0.0284 12 -1 2 0.0009 0.9991 0.9972 0.0163 13 -1 2 0.0010 0.9990 0.9969 0.0161 14 -1 0.0003 1.0003 0.9953 0.0212 15 -1 2 0.0031 0.9969 0.9911 0.0172 16 -1 2 0.0025 0.9975 0.9843 0.0187 17 -1 2 0.0011 1.0011 0.9711 0.0303 18 -1 2 0.0014 0.9986 0.9928 0.0460 19 -2 2 0.0060 0.9940 0.9849 0.0461 20 -2 2 0.0054 0.9946 0.9865 0.0506 21 -2 2 0.0040 0.9960 0.9903 0.0577 22 2 0.0011 0.9989 0.9770 0.0510 23 2 0.0017 0.9983 0.9854 0.0368 24 2 0.0034 0.9966 0.9977 0.0173 53 B ng 5.6 : T ng s l n chuy n v t c a t bù (pu) NTAP NCS NCF1,2 NCF3,4 1.3229 9 0.6751 11 2 0.5277 Hình 5.4 : T n th t cơng su ng dây 54 Hình 5.5 : T ng s l n chuy n v Hinh 5.6: Các tr ng thái OLTC t bù Cs t t bù 55 Hinh 5.7: Các tr ng thái t Hinh 5.8 n áp th c ng dây CF1,2 CF3,4 l ch V2 so v i giá tr t 56 Hình 5.9 : H s cơng su t TBA Hình 5.10 n áp t t t bù 57 B ng 5.7 : So sánh giá tr hàm m c tiêu J1 J2 J3 J 22.9957 23.7466 7.77966 54.5389 22.6100 5.4189 8.3429 36.3718 22.6901 23.8014 14.3307 60.8222 Hinh 5.11 : Giá tr hàm m c tiêu Nh n xét : T k t qu mơ ph ng có th tubin gió k t n p có u pháp FDP, t giá tr hàm m c k t qu t ng h c ta th n hành T n thât gi m, h s công su c c c i thi n 58 Ch u qu u n ng dây không k t n i có k t n i tubin gió Khi có k t n i c nâng cao th c 59 : K T LU N CHUNG NG PHÁP TRI N C 6.1 TÀI NH NG K T QU NGHIÊN C Trong khuôn kh c a lu C t nghi c nh ng k t qu nghiên c - - u v m t nh ng v v u N mb c nh c u hi n t n c a ngành h th ng n áp công su t ph n kháng ng nghiên gi i quy t v u n áp công su t ph n kháng - uv quy ho ng m Qua k t qu tính tốn, mơ ph ng c th cho phép tôi: - Ki m nghi c nh ng ki n th c lý thuy t thu nh c trình làm lu - t qu cv N mb mc ng m v 6.2 u quy ho ch n áp công su t ph n kháng K T QU TÍNH TỐN C TH Xu t phát t yêu c u ki n ràng bu c v n hành c a v n áp công su t ph n kháng, lu i quy 6.2.1 Nh n th y nh u n i quy c u n c là: u gi i quy quy ho c: ng m gi i quy t áp công su t ph n kháng m ng phân ph i : cv 60 - c b ng bù v t t c a t u phân áp cho ngày ti p theo - m m nh c m FDP v k t qu tính tốn t quy ho ng i gian tính tốn so v i ng 6.2.2 Nh i quy iv i phân ph công su t ph n kháng kh 6.3 c: n nhi u thi t b u n áp ng tính tốn nhi u th i gian tính tốn l n NG PHÁT TRI N TI P C Lu TÀI: u tiên c a trình nghiên c u áp d ng thu t toán t c vào toán h th c này, n n Ti p t u ki n cho phép, s ti p t tài theo ng sau: S d ng thu t toán t u công su t ph n kháng m ng phân ph n áp t toán di truy n, trí thơng minh nhân t nhìn t m c a t ng h p khác T ti n hành áp d ng th c t Nghiên c u toán n ch s c v m t i T t i 61 TÀI LI U THAM KH O [1] Jong-young Park, Soon-ryul Nam, Member, IEEE, and Jong-keun Park, Control of a ULTC Considering the Dispatch Schedule of IEEE Transactions on Power Systems, Vol 22, no 2, may 2007 [2 Power Delivery, vol 3, no 1, January 1988 [3] T Senjyu, H Takara, K Uezato and T -Hour- Systems, vol 17, no.1, February 2002 neering research, 10, 15-21 (2005) [5] Y Y Hsu and H C Kuo, "Dispatch of capacitors on distribution system using dynamic programming." IEE Proceedings, Part C, Vol 140, No 6, November 1993 pp 433-438 [6] Agus Ulinuha Mohammad A.S Masoum Syed M Islam A Hybrid GAFuzzy Algorithm for Optimal Dispatch of LTC and Shunt Capacitors in Distribution System Fuzzy Sets- Based Voltage Control Strategy For Radial Distribution Systems By Genetic Algorithm International Conference on Electricity Distribution Prague, 8-11 June 2009 Transactions On Electrical Eng., Electronics, And Communications Vol.8, No.1 February 2010 62 [9] Yuan-Yih Hsu, Feng- A Combined Artificial Neural Network-Fuzzy Dynamic Programming Approach To Reactive Powewvoltage actions on Power Systems, Vol 13, No 4, November 1998 -Fuzzy Dynamic Programming to Improve the Reactive Power and Voltage Profile of a ngineering and Technology 2005 [11] T J Ross, Fuzzy Logic with Engineering Applications, 2nd ed, John Wiley & Sons, Ltd., West Sussex, 2004, p.34-42 [12] Ruey-Hsun Liang and Chen- Dispatch of Main Transformer ULTC and Capacitors in a Dis on Power Delivery, Vol 16, no 4, october 2001 33, August 1999 [14] N Jenkin Journal, pp 145 150, June 1995 The in International Power Generation, 1996 63 PH L C 64 LÝ L CH TRÍCH NGANG MSHV: 11180113 31/03/1987 Gia Lai Chuyên ngành: Thi t b , m n Mã s : 60.52.50 a ch liên l c: 686/115 Cách M ng Tháng Tám, Q Tân Bình, Tp.HCM Email: vanminhdhbk@gmail.com o: - 8/2005 6/2010: sinh viên ngành k thu i h c Bách Khoa - 9/2011- nay: h n nt iH n K Thu t, ng ng i h c ngành Thi t b , m n, khoa i H c Bách Khoa Q trình cơng tác: - 6/2012 4/2013: Công tác t i Công ty C Ph n Máy REE - Reetech ... Áp d FDP vào ng dây phân ph i DZ 473 E11 : Ph i h u n áp công su t ph n kháng có s thâm nh p máy phát phân b DG : K t lu ng phát tri tài 2: T NG QUAN V KHI 2.1 U N ÁP VÀ CÔNG SU T PH N KHÁNG GI... SU T PH N KHÁNG KHI THÂM NH P MÁY PHÁT PHÂN B DG II NHI M V VÀ N I DUNG: - Tìm hi u v - Nghiên c - Áp d u n áp công su t ph n kháng ng m pháp quy ho su t ph n kháng ng m u ng dây phân ph i III... n kháng m ng phân ph u phân áp tr trí t h p lý c a t bù, t n áp, h s công su phân ph k thu ng c a DG t u n s m thi u th c c i thi n, t n th t công su Nh n áp i i gi m u n áp công su t ph n kháng