GIỚI THIỆU
Đặt vấn đề
Nhu cầu năng lượng ngày càng tăng đang tạo áp lực lên hệ thống điện, yêu cầu phát triển ngành điện phải kết hợp với chiến lược phát triển kinh tế - xã hội, đảm bảo cung cấp điện chất lượng cao cho nền kinh tế và đời sống xã hội Việc sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên năng lượng, đa dạng hóa các nguồn năng lượng sơ cấp và bảo tồn nhiên liệu là rất quan trọng để đảm bảo an ninh năng lượng trong tương lai Lưới điện phân phối (LĐPP) đóng vai trò thiết yếu trong việc cung cấp điện đến hộ tiêu thụ và trong hệ thống điện Nghiên cứu LĐPP là cần thiết để cải thiện vận hành và thi công, đặc biệt là trong việc giảm tổn thất điện năng và tổn thất công suất tác dụng, với nhiều phương pháp như bù công suất phản kháng, tăng tiết diện dây dẫn, tăng điện áp và phát quang không gây sự cố.
Phương pháp tái cấu hình lưới giúp giảm tổn thất điện năng và tổn thất công suất tác dụng một cách hiệu quả mà không cần tốn chi phí đầu tư hay cải tạo.
Phương pháp tái cấu hình lưới nhằm thay đổi cấu hình hình học của lưới phân phối để giảm tổn thất mà không cần đầu tư lớn như các phương pháp khác Nghiên cứu cải tiến tái cấu hình lưới trong điều kiện thực tế mang lại hiệu quả kinh tế và ý nghĩa thiết thực, đặc biệt trong hệ thống không cân bằng Hệ thống phân phối thường cung cấp điện cho một số tải một pha ở khu công nghiệp và vùng nông thôn, dẫn đến tình trạng vận hành không cân bằng, dù ở mức độ nào đó.
Hình 1 1 Vị trí và vai trò của LĐPP
Hình 1.1 minh họa vị trí và vai trò của LĐPP trong hệ thống điện, bao gồm các giai đoạn từ phát điện, trạm biến áp tăng áp, truyền tải, trạm biến áp trung gian, đến LĐPP và lưới cung cấp điện cuối cùng.
Trong hệ thống lưới điện phân phối (LĐPP), có nhiều loại phụ tải khác nhau như ánh sáng sinh hoạt, thương mại dịch vụ và công nghiệp, được phân bố không đồng đều giữa các đường dây Mỗi loại tải có thời điểm đỉnh tải khác nhau và biến đổi theo thời gian trong ngày, tuần và mùa Do đó, đồ thị phụ tải trên các đường dây không bằng phẳng, dẫn đến sự chênh lệch công suất tiêu thụ.
Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về cấu hình hình học của lưới phân phối trong vài thập niên qua, nhưng phần lớn các nghiên cứu này chỉ chú trọng vào hệ thống cân bằng, nhằm lập kế hoạch dài hạn và giảm thiểu tổn thất cho hệ thống.
Hệ thống điện hiện tại chủ yếu hoạt động trong điều kiện không cân bằng, với nhiều đường dây 1 pha cung cấp điện cho các hộ dân ở khu vực xa, dẫn đến tổn thất mạng cao Mặc dù vấn đề tái cấu hình lưới trong điều kiện tải không cân bằng đã được nghiên cứu, nhưng số lượng nghiên cứu còn hạn chế và chưa đạt được kết quả tối ưu, do thời gian tính toán kéo dài và khối lượng tính toán lớn.
Nghiên cứu tái cấu hình lưới phân phối nhằm giảm tổn thất trong điều kiện tải không đối xứng là rất cần thiết, và đây chính là lý do để lựa chọn đề tài này.
Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
Đề tài này có các nhiệm vụ như sau
1 Tổng quan về vấn đề tái cấu hình LĐPP trong điều kiện tải cân bằng và không cân bằng và đề xuất phương pháp giải quyết bài toán
2 Xây dựng giải thuật tái cấu hình LĐPP để giảm tổn thất trong điều kiện tải không cân bằng
3 Kết quả của phương pháp đề xuất được kiểm nghiệm trên lưới điện phân phối 33 nút – IEEE.
Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu này tập trung vào bài toán tái cấu hình trong lưới điện phân phối không cân bằng với cấu hình mạch vòng, nhưng thực hiện vận hành hình tia.
1 Sử dụng phương pháp toán học hiện đại để giảm hàm mục tiêu ứng dụng cho việc tái cấu hình LĐPP.
2 Sử dụng phương pháp mô hình để kiểm tra độ chính xác của giải thuật.
1.5 Điểm mới của đề tài Đề tài này đã tiến hành và cụ thể có các điểm mới như sau
1 Vận dụng giải thuật chuyển đổi nhánh heuristic cho việc tái cấu hình lưới không cân bằng trên lưới điện mẫu.
2 Đề xuất dùng pháp chuyển đổi nhánh trong LĐPP không cân bằng.
3 Kiểm chứng bằng phần mềm PSS-ADEPT.
1.6 Giá trị thực tiễn của đề tài Đề tài này mang lại nhiều ý nghĩa thực tiễn, cụ thể như sau
Giải thuật đóng vai trò nền tảng cho các nghiên cứu liên quan đến bài toán tái cấu lưới không cân bằng khác.
1 Lưới điện sau khi tái cấu hình là một lưới tối ưu về tổn thất.
2 Có khả năng hổ trợ cho các điều độ viên vận hành tốt hơn trong điều kiện hiện nay.
3 Giải thuật có thời gian tính toán nhanh, điều này rất có lợi đối với các hệ thống có qui mô lớn.
1.7 Bố cục của đề tài Đề tài gồm 5 chương
Chương 2 Cơ sở lý thuyết
Chương 3 Phương pháp đề xuất
Chương 4 Ví dụ mô phỏng
Điểm mới của đề tài
Đề tài này đã tiến hành và cụ thể có các điểm mới như sau
1 Vận dụng giải thuật chuyển đổi nhánh heuristic cho việc tái cấu hình lưới không cân bằng trên lưới điện mẫu.
2 Đề xuất dùng pháp chuyển đổi nhánh trong LĐPP không cân bằng.
3 Kiểm chứng bằng phần mềm PSS-ADEPT.
Giá trị thực tiễn của đề tài
Đề tài này mang lại nhiều ý nghĩa thực tiễn, cụ thể như sau
Giải thuật đóng vai trò nền tảng cho các nghiên cứu liên quan đến bài toán tái cấu lưới không cân bằng khác.
1 Lưới điện sau khi tái cấu hình là một lưới tối ưu về tổn thất.
2 Có khả năng hổ trợ cho các điều độ viên vận hành tốt hơn trong điều kiện hiện nay.
3 Giải thuật có thời gian tính toán nhanh, điều này rất có lợi đối với các hệ thống có qui mô lớn.
Bố cục của đề tài
Chương 2 Cơ sở lý thuyết
Chương 3 Phương pháp đề xuất
Chương 4 Ví dụ mô phỏng
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Giới thiệu
Cấp phân phối biểu diễn cho cấp cấu hình thấp nhất của hệ thống điện, thường gồm có 2 cấp điện áp.
- Điện áp sơ cấp hay điện áp phát tuyến tương đối cao (chẳng hạn 15 kV,
- Điện áp thứ cấp hay điện áp tiêu thụ là điện áp thấp (chẳng hạn 110V, 220V,
Cấp phân phối có nhiệm vụ cung cấp điện năng cho các phụ tải nhỏ như sinh hoạt và các phụ tải thương mại, công nghiệp nhỏ Các phụ tải lớn thường được cấp điện trực tiếp từ các cấp cao hơn như cấp truyền tải Mặc dù phần lớn điện năng sản xuất được bán cho cấp phân phối, nhưng cấp này lại được chia thành nhiều mảng độc lập, mỗi mảng chỉ tiếp nhận một lượng công suất vừa phải và kết nối với nhau qua cấp truyền tải phụ.
Mạch phân phối là một phần của cấp phân phối, thường được phân chia theo địa lý, với mỗi mạch cung cấp cho một khu vực riêng biệt Tuy nhiên, trong một số trường hợp, các mạch phân phối có thể chồng chéo nhau, như mạng điện một chiều và điện xoay chiều phục vụ cùng một khu vực Hiện tại, mạch phân phối được cung cấp từ một nguồn riêng gọi là trạm phân phối (trạm biến áp), với phụ tải được giữ ở mức nhỏ, cho phép cắt điện mà không ảnh hưởng đến các mạch còn lại Điều này giới hạn khối công suất mà mỗi mạch phân phối có thể duy trì, so với khối công suất trong cấp truyền tải.
Hệ thống phân phối thông dụng có thể được phân loại như sau
Hình 2 1 Sơ đồ hệ thống mạng phân phối hình tia
- Vòng kín sơ cấp hay vòng kín các phát tuyến.
Hình 2 2 Sơ đồ hệ thống mạng phân phối vòng kín
- Mạng điện sơ cấp và thứ cấp hình tia.
Hình 2 3 Phát tuyến nối vòng bằng máy cắt thường đóng trên đường nối khẩn cấp
- Mạng điện thứ cấp với dây phát tuyến hình tia.
Các hệ thống này được sắp xếp theo thứ tự tăng dần về chi phí, tính linh hoạt và độ tin cậy trong vận hành, phù hợp với những khu vực có mật độ phụ tải tăng dần Đặc biệt, hệ thống hình tia đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu này.
(dùng trong vùng nông thôn, thành phố hay ngoại ô) và hệ thống mạng thứ cấp (dùng cho các khu vực thương mại ở những thành phố lớn).
Hệ thống điện phân phối là mạng lưới truyền tải điện năng từ các trạm biến thế trung gian đến tay người tiêu dùng, với đường dây thường hoạt động theo mạch vòng hay mạch tia Các đường dây phân phối điện luôn duy trì trạng thái hở, cho phép hệ thống relay bảo vệ chỉ cần sử dụng relay quá dòng Để khôi phục điện cho khách hàng sau sự cố, hầu hết các tuyến dây đều có mạch vòng kết nối với các đường dây lân cận, được cấp điện từ trạm biến áp trung gian khác hoặc từ chính trạm biến áp gặp sự cố Quá trình khôi phục lưới điện diễn ra thông qua việc đóng/cắt các cặp khoá điện trên các mạch vòng, dẫn đến sự hiện diện của nhiều khoá điện trong lưới phân phối.
Hình 2 4 Lưới điện phân phối
- LĐPP trung áp có điện áp 6, 10, 15, 22 kV phân phối điện cho các trạm phân phối trung áp/hạ áp và các phụ tải trung áp.
Lưới điện hạ áp cung cấp điện cho các thiết bị và phụ tải với điện áp 380/220V Đối với các động cơ công suất lớn và lò điện, sử dụng điện áp trực tiếp từ 6 đến 10 kV, trong khi phần lớn phụ tải sử dụng điện áp 0,4 kV.
Ngoài những sự cố gây mất điện trên lưới phân phối, còn có những yêu cầu mất điện theo kế hoạch nhằm bảo trì, cải tạo và lắp đặt các trạm mới trên lưới điện phân phối.
+ LĐPP có nhiệm vụ chính trong việc đảm bảo chất lượng phục vụ tải (bao gồm chất lượng điện áp và độ tin cậy, liên tục cung cấp điện).
Lưới điện phân phối (LĐPP) có cấu hình kín nhưng hoạt động theo cơ chế hở, cho phép phần lưới tốt còn lại tiếp tục vận hành khi xảy ra sự cố Khi sự cố xảy ra gần máy cắt, đoạn lưới bị sự cố sẽ được cô lập và mất điện, trong khi phần lưới không bị ảnh hưởng sẽ được cấp điện trở lại Đối với các phụ tải đặc biệt yêu cầu độ tin cậy cao, việc dự phòng riêng bằng đường dây trung áp hoặc hạ áp là cần thiết.
Hệ thống điện phân phối là mạng lưới chuyển tải điện năng từ các trạm biến thế trung gian đến tay khách hàng, với đường dây truyền tải hoạt động theo mạch vòng hoặc mạch tia, trong khi các đường dây phân phối luôn vận hành ở trạng thái hở Cấu hình này cho phép hệ thống relay bảo vệ chỉ cần sử dụng relay quá dòng Để khôi phục điện cho khách hàng sau sự cố, các tuyến dây thường có các mạch vòng kết nối với các đường dây lân cận, được cấp điện từ trạm biến áp trung gian khác hoặc từ chính trạm biến áp có sự cố Việc phục hồi lưới điện được thực hiện thông qua thao tác đóng/cắt các cặp khoá điện trên các mạch vòng, dẫn đến việc lưới phân phối có nhiều khoá điện.
Một đường dây phân phối thường có nhiều loại phụ tải khác nhau, như ánh sáng sinh hoạt, thương mại dịch vụ và công nghiệp, với sự phân bố không đồng đều giữa các đường dây Mỗi loại phụ tải có thời điểm đỉnh tải khác nhau và thay đổi theo thời gian trong ngày, tuần và mùa, dẫn đến đồ thị phụ tải không bằng phẳng và sự chênh lệch công suất tiêu thụ Điều này gây ra quá tải cho đường dây và làm tăng tổn thất trên lưới điện phân phối Để giảm thiểu tình trạng quá tải và tổn thất, các điều độ viên sẽ điều chỉnh cấu hình lưới điện bằng cách thao tác đóng/cắt các cặp khoá điện Do đó, trong quá trình thiết kế, các loại khoá điện như Recloser, LBS và DS được lắp đặt ở vị trí tối ưu nhằm giảm chi phí vận hành và tổn thất năng lượng Mục tiêu trong quá trình vận hành lưới điện phân phối là tối thiểu hóa chi phí vận hành, bao gồm cả chi phí chuyển tải và tổn thất năng lượng.
Đường dây phân phối điện có nhiều loại phụ tải phân bố không đồng đều, với mỗi loại tải có thời điểm đỉnh tải khác nhau trong ngày, tuần và mùa Điều này dẫn đến đồ thị phụ tải không ổn định và chênh lệch công suất tiêu thụ, gây quá tải và tăng tổn thất điện năng Để giảm thiểu tổn thất và ngăn ngừa quá tải, các điều độ viên điều chỉnh cấu hình lưới điện bằng cách thao tác đóng/cắt các khoá điện Do đó, trong quá trình thiết kế, các khoá điện được lắp đặt tại vị trí tối ưu nhằm giảm chi phí vận hành và tổn thất năng lượng Mục tiêu chính trong vận hành lưới điện là tối thiểu hóa chi phí, bao gồm chi phí chuyển tải và tổn thất năng lượng.
Trong quá trình phát triển, phụ tải của lưới điện phân phối (LĐPP) liên tục thay đổi và có xu hướng tăng, dẫn đến việc xuất hiện nhiều mục tiêu vận hành LĐPP để phù hợp với tình hình cụ thể của phụ tải Tuy nhiên, các điều kiện vận hành của lưới phân phối luôn cần phải được đảm bảo để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và an toàn.
- Cấu hình vận hành hở.
- Tất cả các phụ tải đều được cung cấp điện, sụt áp trong phạm vi cho phép.
- Các hệ thống bảo vệ relay phải thay đổi phù hợp.
- Đường dây, máy biến áp và các thiết bị khác không bị quá tải.
Hình 1.2 mô tả một LĐPP đơn giản gồm có 2 nguồn và nhiều khoá điện Khoá SW1,
SW5 và RC3 được giữ ở trạng thái mở để đảm bảo lưới điện hoạt động hiệu quả Các đoạn tải LN2 và LN6 nằm ở vị trí cuối của lưới điện SS2 Để nâng cao chất lượng điện năng tại điểm cuối lưới, bộ tụ bù đã được lắp đặt giữa LN4 và SW2, cùng với máy biến thế điều áp được lắp đặt ở vị trí giữa.
LN3 và LN9 là hai thiết bị có khả năng hoạt động ở chế độ thông số không đổi trong suốt quá trình vận hành Ngoài ra, chúng cũng cho phép điều chỉnh thông số một cách linh hoạt thông qua điều khiển từ xa hoặc điều khiển tại chỗ.
Để giảm tổn thất điện năng trong hệ thống điện phân phối, có thể chuyển một số tải từ nguồn SS2 sang nguồn SS1 bằng cách đóng RC3 và mở SW2, chuyển các đoạn tải LN5 và LN6 Phân tích và lựa chọn các phương án chuyển tải này là nội dung chính của các giải thuật tái cấu hình lưới.
Trên lưới điện phân phối (LĐPP) hiện có hàng trăm khoá điện, việc xác định phương pháp tối ưu để chuyển tải giữa các khoá này là một quá trình phức tạp và tốn thời gian, đặc biệt khi cần xem xét các điều kiện kỹ thuật ràng buộc Do đó, việc phát triển một giải thuật tái cấu hình lưới là cần thiết để nhanh chóng xác định cấu hình vận hành tối ưu cho LĐPP, nhằm đạt được các mục tiêu điều khiển cụ thể.
LĐPP thường được vận hành hở vì lưới phân phối có các đặc trưng như sau
PHƯƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT
Giới thiệu
LĐPP có cấu hình mạch vòng nhưng hoạt động theo hình tia, giúp giảm dòng ngắn mạch và nâng cao độ tin cậy Với nhu cầu năng lượng ngày càng tăng, hệ thống điện phải đảm bảo cung cấp điện với chất lượng ngày càng cao Do đó, nghiên cứu về LĐPP trở nên cực kỳ quan trọng trong thực tiễn vận hành và thi công, đặc biệt là việc giảm tổn thất điện năng và tổn thất công suất tác dụng, những yếu tố hàng đầu trong ngành điện Trong các phương pháp giảm tổn thất công suất, tái cấu hình LĐPP đang được chú ý nhiều hơn.
Tái cấu trúc mạng (DNR) là phương pháp hiệu quả nhằm giảm tổn thất công suất tác dụng mà không cần đầu tư hay cải tạo tốn kém Nghiên cứu cải tiến DNR trong điều kiện thực tế mang lại lợi ích kinh tế và ý nghĩa thực tiễn quan trọng, đặc biệt trong việc giải quyết vấn đề lưới điện không cân bằng (KCB).
Trong những năm gần đây, cấu hình lưới điện phân phối (LĐPP) đã được xem xét nhiều, chủ yếu tập trung vào việc cân bằng nhằm hoạch định kế hoạch lâu dài và giảm tổn thất công suất tác dụng Tuy nhiên, thực tế cho thấy LĐPP thường vận hành trong điều kiện không tối ưu, dẫn đến tổn thất lớn Do đó, vấn đề giảm thiểu tổn thất công suất tác dụng (DNR) trở thành yêu cầu thiết yếu, nhằm giảm thời gian tính toán và cải thiện hiệu suất mạng điện DNR được thực hiện thông qua việc điều chỉnh đóng/mở các khóa điện, giúp cân bằng tải và giảm vi phạm ràng buộc Nhiều phương pháp đã được đề xuất, bao gồm các tiếp cận dựa trên lập trình heuristic, meta-heuristic và toán học, trong đó có các thuật toán tìm kiếm thông minh như thuật toán di truyền (GA) và thuật toán thần kinh nhân tạo.
Neural Network - ANN) [6], thuật toán tối ưu hóa dòng hạt (Particle Swarm
Optimization Algorithm - PSO) [24]… Trong các phương pháp tối ưu hóa toán học, mô hình DNR thường được xây dựng dưới dạng các vấn đề lập trình tuyến tính [25],
[26] lập trình bậc hai [26] hoặc lập trình phi tuyến [27].
LĐPP thường hoạt động với mức độ mất cân bằng do tải không đồng đều, cấu hình mạng không đối xứng và sự xuất hiện của công nghệ mới Để khắc phục tình trạng này, một số nghiên cứu đã đề xuất các thuật toán tái cấu hình như KCB quy mô lớn nhằm giảm thiểu tổn thất công suất tác dụng Phương pháp heuristic cũng đã được áp dụng cho cả LĐPP cân bằng và KCB, tuy nhiên, hiệu quả của nó phụ thuộc vào mức độ mất cân bằng của hệ thống Một thuật toán cấu hình lại hai giai đoạn đã được phát triển cho cả hai loại LĐPP, nhưng thời gian tính toán vẫn còn lớn Do đó, cần thiết phải có phương pháp tối ưu toàn cục cho bài toán DRN trong LĐPP KCB để giảm thiểu thời gian giải quyết.
Hiện nay, trong tối ưu hóa, có hai nhóm phương pháp chính là hueristic và meta-hueristic Phương pháp hueristic thường dẫn đến kết quả ở cực trị địa phương, trong khi meta-hueristic giúp tìm ra cực trị toàn cục, vì vậy nó được áp dụng rộng rãi trong các bài toán tối ưu Thuật toán meta-hueristic sử dụng công cụ tính toán phân bố công suất để đạt được hiệu quả tối ưu hơn.
Raphson (NT) hoặc Gauss-Seidel (Gauss) hay Jacobi, Dishonest, FDPF Tùy vào phương pháp tính phân bố công suất thì hiệu quả là khác nhau [30].
Hình 3.1 Mô hình đường dây LĐPP KCB [31]
Mạch điện ba pha không đối xứng bao gồm nguồn, tải và đường dây, trong đó nguồn và tải không đối xứng thường chỉ có tải không đối xứng Khi xảy ra tải không đối xứng, dòng điện và điện áp trên các pha sẽ không đồng nhất.
Trong thực tế, tải tiêu thụ thường không đối xứng, dẫn đến sự xuất hiện của dòng điện IN trên dây trung tính Tổn thất điện áp giữa các pha cũng không đồng đều, do đó cần tính toán tổn thất điện áp của pha tải nặng nhất để đảm bảo chất lượng điện áp.
Hình 3 2 Mạng điện ba pha
Để giảm chi phí vận hành và ngăn ngừa mất điện khi chuyển tải, các điều độ viên chỉ cho phép thay đổi cấu hình lưới điện trong những trường hợp cần thiết như chống quá tải hoặc khôi phục lưới sau sự cố Mục tiêu chính trong việc điều khiển lưới điện là xác định cấu hình ổn định trong suốt thời gian khảo sát nhằm giảm thiểu tổn thất năng lượng trên toàn bộ lưới điện.
Vào năm 2025, khi thị trường điện bán lẻ chính thức xuất hiện tại Việt Nam theo kế hoạch của EVN, dự kiến sẽ có sự xuất hiện của các máy phát điện phân tán công suất nhỏ từ các doanh nghiệp, sử dụng nguồn diesel hoặc năng lượng tái tạo.
Trong quá trình vận hành lưới điện phân phối (LĐPP), việc tái cấu hình lưới điện cần xem xét thêm ảnh hưởng của các máy phát điện phân tán Điều này có nghĩa là cần tính toán các yếu tố tác động từ các nguồn năng lượng phân tán để đảm bảo hiệu quả và ổn định cho hệ thống lưới điện.
Mô tả bài toán
Công suất tác dụng P trong mạch ba pha được xác định bằng tổng công suất tác dụng của từng pha, cụ thể là PA, PB và PC, tương ứng với công suất tác dụng của pha A, B và C.
Mạch ba pha đối xứng
Với cosA = cosB = cosC cos
P = 3I Rp Thay đại lượng pha bằng đại lượng dây
Id = √3Ip; Ud = Up Công suất tác dụng ba pha viết theo đại lượng dây
Công suất phản kháng Q trong mạch ba pha được tính bằng tổng công suất phản kháng của từng pha, trong đó QA, QB, QC lần lượt là công suất phản kháng của các pha A, B và C.
(3.10) (3.11) Thay đại lượng pha bằng đại lượng dây
Nối sao I d = I p ; U d = √3U p ;Nối tam giác I d = √3I p ; U d = U p Công suất tác dụng ba pha viết theo đại lượng dây Q = √3U d I d sinφ
Công suất toàn phần S của mạch ba pha
Mạch ba pha đối xứng S = 3U p I p ; S = √3U d I d
Công suất của mạch ba pha không đối xứng được xác định bằng cách tổng hợp công suất của từng mạch điện một pha Hệ thống điện ba pha bao gồm ba mạch điện một pha, do đó công suất chung của hệ thống là tổng công suất của các pha.
Trong đó các P, Q thành phần được tính theo công thức
P = UpIpcosφ; Q = UpIpsinφ Cho mạch điện ba pha hình sao (Y)
Hình 3 3 Mạng điện ba pha KCB
Ta có SA = PA + jQA ; SB = PB + jQB ; SC = PC + jQC
Do tải không đối xứng, lúc này trên dây trung tính sẽ xuất hiện dòng điện có giá trị I N = I A + I B + I C
Dựa theo giản đồ vector thể hiện mối quan hệ giữa ba pha A, B, C, ta suy ra được công thức
Hình 3 4 Sơ đồ chuyển đổi công suất
Như vây, tổn thất công suất trên toàn lưới điện KCB là
3.3 Phương pháp đề xuất a Giới thiệu
Từ hàm tổn thất công suất trên lưới điện lưới hình tia đơn giản có công thức như biểu thức 3.1.
Trong đó P tổn thất công suất
Udm điện áp vận hành r 0 điện trở trên 1 km của dây dẫn
P n , Q n công suất tác dụng và phản kháng truyền trên nhánh 3 pha b Phương pháp đề xuất
Như vậy, khi cấu hình thay đổi thì R thay đổi theo do đó hàm F cũng thay đổi R ( tức là thay đổi theo chiều dài dây).
∑∆P tổn thất công suất trên toàn lưới điện KCB.
∑∆P = ∆P A + ∆P B + ∆P C + ∆P N Khi cấu Với điều kiện ràng buộc Điện áp các nút phải được giữ trong giới hạn vận hành cho phép
Dòng điện chạy qua các nhánh phải luôn nằm trong giới hạn cho phép của đường dây
Việc xác định cấu hình thay đổi theo phụ tải nhằm mục tiêu tối ưu hóa chi phí có thể thực hiện thông qua kỹ thuật trao đổi nhánh Giải thuật chuyển đổi nhánh trong vòng kín sử dụng PM PSS ADAPT để thực hiện mô phỏng hiệu quả.
Các bước thực hiện như sau
Bước 1 Xác định vòng kín có chứa khóa mở ban đầu ở cấu hình vận hành bình thường.
Bước 2 Thay thế khóa đang mở trong vòng kín bằng một khóa khác trong vòng kín, để tạo các cấu hình có thể khôi phục ban đầu.
Bước 3 Giải bài toán phân bố công suất, tính toán hàm mục tiêu giảm thiểu tổn thất công suất, chống quá tải, ràng buộc về điện áp.
Bước 4 Xét từng cấu hình i khôi phục ban đầu.
Bước 5 Xét từng khóa điện j trong cấu hình khôi phục ban đầu đang xét. Bước 6 Thay khóa điện đang xét bằng các khóa điện trong vòng kín tương ứng.
Bước 7 Giải bài toán phân bố công suất, tính toán hàm mục tiêu giảm thiểu tổn thất công suất, chống quá tải, ràng buộc về điện áp.
Bước 8 Xác định cấu hình có hàm mục tiêu tốt nhất khi thay khóa mở bằng các khóa ở vòng kín tương ứng.
Bước 9 Cập nhật cấu hình cấu hình khôi phục ban đầu đang xét bằng cấu hình lựa chọn tốt nhất khi thay đổi khóa điện.
Bước 10 Thay thế và cập nhật cấu hình tốt nhất có lựa chọn.
Bước 11 Lặp lại bước 7 cho đến khi các khóa điện trong cấu hình lựa chọn ban đầu đang xét được thay thế hết.
Bước 12 Lặp lại bước 6 cho đến khi các cấu hình lựa chọn ban đầu được xét hết.
Bước 13 Xuất kết quả là cấu hình tốt nhất.
Xác định vòng kín có chứa khóa mở ban đầu
Thay thế các khóa mở trong vòng kín bằng một khóa mới nhằm tạo ra cấu hình khác Mục tiêu là giải bài toán phân bố công suất, tối ưu hóa hàm mục tiêu với chi phí thấp nhất có thể.
Thay đổi khóa điện đang mở thứ j trong cấu hình ban đầu thứ i bằng các vòng kín tương ứng
Giải bài toán phân bố công suất tính toán hàm mục tiêu với chi phí là bé nhất
Xác định cấu hình có hàm mục tiêu tốt nhất khi thay đổi khóa mở thứ j bằng các khóa trong vòng kín tương ứng
Thay thế và cập nhật cấu hình tốt nhất j =j+1 j> số khóa mở ban đầu Đúng i = i+1 i> số cấu hình khôi phụ ban đầu Đúng
Xuất kết quả tốt nhất Kết thúc
Hình 3 5 Lưu đồ giải thuật