Khôi phục cung cấp điện sau sự cố bằng phương pháp đổi nhánh 2

31 CHƯƠNG 2 KHÔI PHỤC CUNG CẤP ĐIỆN SAU SỰ CỐ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỔI NHÁNH 2 1 Giới thiệu Bài toán tái cấu trúc khôi phục cung cấp điện cho LĐPP được xác định như là quá trình thay đổi cấu hình của lưới điện phân phối để cung cấp điện trở lại cho tải trong thời gian khắc phục sự cố Khi sự cố xảy ra trên LĐPP, yêu cầu đặt ra là phải nhanh chóng đưa lưới điện trở lại vận hành nhanh nhất có thể nhằm đảm bảo cung cấp điện cho các hộ dùng điện Tuy nhiên, khôi phục cung cấp điện bằng cách t.

CHƯƠNG KHÔI PHỤC CUNG CẤP ĐIỆN SAU SỰ CỐ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỔI NHÁNH 2.1 Giới thiệu Bài toán tái cấu trúc khôi phục cung cấp điện cho LĐPP xác định trình thay đổi cấu hình lưới điện phân phối để cung cấp điện trở lại cho tải thời gian khắc phục cố Khi cố xảy LĐPP, yêu cầu đặt phải nhanh chóng đưa lưới điện trở lại vận hành nhanh nhất nhằm đảm bảo cung cấp điện cho hộ dùng điện Tuy nhiên, khôi phục cung cấp điện cách thực biện pháp tái cấu hình dẫn đến kết quả có đường dây bị tải, hay điện áp nút giảm xuống mức cho phép Ngồi ra, cấu hình vận hành khơi phục cung cấp điện sau cố cấu hình vận hành tạm thời ta xem xét bỏ qua một số tổn thất (công suất, điện năng, q tải nhẹ…) u cầu khơi phục lưới u cầu quan trọng khơng bị tải, mức độ mang tải nhánh dây không lớn, thời gian cung cấp điện trở lại nhanh chóng (thể qua số lần chuyển đổi khóa điện phải nhất), điện áp nằm phạm vi cho phép, việc quan tâm đến tổn thất khơng cần thiết cấu hình vận hành tạm thời, sau sữa chữa trở cấu hình vận hành ban đầu nên loại tổn thất công suất, điện năng… không đáng kể Khôi phục hệ thống phân phối có nhiều mục tiêu khác nhau, tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng điện, chẳng hạn khôi phục với mục tiêu tối đa số lượng tải cấp điện, tối thiểu hóa chi phí lượng khơng cung cấp, tối thiểu hóa chi phí tổn thất cơng śt thực Thêm vào đó, mục tiêu phải thỏa mãn giới hạn điện áp dòng điện Trong phạm vi luận văn, mục tiêu tái cấu trúc khơi phục cung cấp điện tìm cấu trúc vận hành tạm thời mà khơng có nhánh bị q tải với số khóa chuyển tải nhất 31 2.2 Hàm mục tiêu khôi phục cung cấp điện Nhánh bị tải lớn nhất hệ thống xác định biểu thức:  I I I I  LBI max  max  , , k , , n , I n,cp   I1,cp I 2,cp I k ,cp (3-1) Một yêu cầu khác khơi phục cung cấp điện có cố thời gian thực khôi phục nhanh nhất Do loại khóa điện có cấu đóng cắt khác thường nằm cách xa địa lý nên mất thời thực chuyển đổi (đóng/ mở) tái cấu hình lưới phần việc chiếm phần lớn thời gian, cần quan tâm cách cực tiểu số lần chuyển khóa so với cấu hình vận hành bình thường Số lần chuyển khóa so với cấu trúc lưới ban đầu thực tái cấu trúc xác định biểu thức: NSW   iNbr 1 S ,i  S i (3-2) Trong đó, So,i Si trạng thái khóa điện trước sau thực tái cấu trúc khôi phục cung cấp điện Như vậy, hàm mục tiêu cần cực tiểu q trình khơi phục cung cấp điện bao gồm thành phần sau: F = LBImax + NSW (3-3) Vmin  Vi  Vmax; i = 1, 2, Nbus (3-4)  Ii  Imax,i; i = 1, 2, Nbr (3-5) Với điều kiện ràng buộc: Hàm chống tải: n Cb   i 1 I i2 I i2đm 32 (3-6) n n I2 P2  Q2 P  Qi2 Cb   2i   i i   2i  S i đm i 1 I i đm i 1 i 1 I i đmU i đm n Đặt R  I i đm Pi  Qi2 R  U i2đm i 1 n n Cb= Pi  Qi2  U i2đm I 2i đm i 1 n Cb   i 1 n I i2   P  I i2đm i 1 (3-7)  I  Khi:  i   Không tải, thỏa điều kiện;  I đm   I  Khi:  i   Quá tải, không thỏa điều kiện  I đm  Hàm mục tiêu: F  aP  bCb (3-8) Trong đó: ΔP: tổn thất cơng śt tồn LĐPP; Cb: Hàm q tải đường dây thứ I LĐPP a: Giá tiền điện b: Giá tiền phạt tải Ở đây, với hàm chống tải (3.8) tính tốn quy đổi cho phù hợp với q trình tính tốn phân bố cơng śt LĐPP F  aP  bCb  I  F  a Ri I i  b  i  i 1 i 1  I đm  n n 33    I i F  a Ri I i  b  i 1 i 1  I đm  n n n n F   aRi I i   i 1 F  ( aRi  i 1 b I đm ) I i2 b Ii I đm F  RI i2 (3-9) Từ công thức (3-9), một hàm đa mục tiêu: Giảm tổn thất cơng śt chống q tải Như vậy, có trường hợp sau: - Trường hợp 1: Nếu vận hành bình thường mục tiêu giảm tổn thất công suất - Trường hợp 2: Nếu xét thời gian ngắn hạn, bỏ qua tổn thất cơng suất hàm mục tiêu đơn giản chống tải - Trường hợp 3: Nếu xét thời gian dài hạn hàm đa mục tiêu gồm có 2: Giảm thiểu tổn thất chống tải tuyến dây Từ công thức (3-9) với giá trị R thay ( aRi  b I đm ) tính tốn nhằm đơn giản hóa q trình tính tốn Phương pháp đề nghị cho thấy: nhánh bị cố xem nhánh có khóa mở bắt ḅc; xác định cấu hình khơi phục cung cấp điện sau cố mợt tốn có nhiều lời giải cấu hình LĐPP sau khơi phục cung cấp điện chọn cấu hình có thay đổi trạng thái khóa điện nhất; áp dụng hàm mục tiêu khơi phục cung cấp điện chọn khóa mở giúp nhánh tải giảm tải nhanh nhất, từ làm giảm số lần chuyển đổi trạng thái khóa tức giảm thời gian khơi phục sau cố; đặc điểm giải thuật đề xuất số lượng vịng lặp nên nhanh chóng nhiều cấu trúc vận hành hiệu quả việc tái cấu hình khơi phục cung cấp điện sau cố 34 Khi có cố hệ thống điện phân phối, việc cần quan tâm loại bỏ nhánh cố khỏi hệ thống Sau đó, mợt nhiều khóa điện thay đổi trạng thái để khôi phục cung cấp điện cho phụ tải Như vậy, thấy việc khơi phục cung cấp điện thực kỹ thuật trao đổi nhánh 2.3 Lưu đồ thuật toán giải pháp đề nghị khôi phục cung cấp điện Với mợt LĐPP, có trường hợp sau vận hành nhằm khơi phục cung cấp điện có cố có trường hợp: - Nếu vận hành bình thường mục tiêu giảm tổn thất công suất Trong trường hợp này, lưới điện cố nên tái cấu hình LĐPP nhằm giảm thiểu tổn thất công suất - Nếu xét thời gian ngắn hạn, bỏ qua tổn thất cơng śt hàm mục tiêu đơn giản chống tải Trường hợp này, LĐPP đơn giản giải toán chống tải mà không xem xét đến ván đề tổn thất - Nếu xét thời gian dài hạn hàm đa mục tiêu gồm có 2: Giảm thiểu tổn thất chống tải tuyến dây Ở đây, đề tài nghiên cứu áp dụng mục tiêu dài hạn: gồm chống tải giảm tổn thất LĐPP có cố Các bước thực đổi nhánh khôi phục cung cấp điện mơ tả chi tiết có 14 bước sau: Bước 1: Xác định nhánh bị cố, cô lập nhánh cố cách mở khóa điện nhánh cố nhằm lập nhánh có cố Bước 2: Xác định vịng kín có chứa nhánh cố Bước 3: Đóng khóa điện mở vịng kín có chứa nhánh cố để tạo thành cấu hình khơi phục cung cấp điện ban đầu Bước 4: Giải tốn phân bố cơng śt, tính tốn hàm mục tiêu khơi phục cung cấp điện với hàm mục tiêu tổn thất công suất bé nhất 35 Bước 5: Xét cấu hình i khơi phục ban đầu Bước 6: Xét khóa điện j cấu hình khơi phục ban đầu xét Bước 7: Thay khóa điện xét khóa điện vịng kín tương ứng Bước 8: Giải lại tốn phân bố cơng śt, tính tốn hàm mục tiêu chống tải khôi phục cung cấp điện với hàm mục tiêu tổn thất công suất bé nhất Bước 9: Xác định cấu hình có hàm mục tiêu tốt nhất thay khóa mở khóa vịng kín tương ứng Bước 10: Cập nhật cấu hình cấu hình khơi phục ban đầu xét cấu hình khơi phục tốt nhất thay đổi khóa điện Bước 11: Thay cập nhật cấu hình tốt nhất khơi phục Bước 12: Lặp lại bước khóa điện cấu hình khơi phục ban đầu xét thay hết Bước 13: Lặp lại bước cấu hình khơi phục ban đầu xét hết Bước 14: Xuất kết quả cấu hình tốt nhất khơi phục 36 Bắt đầu Xác định nhánh cố mở nhánh có cố Xác định vịng kín có chứa nhánh có cố Đóng khóa mở vịng kín để tạo cấu hình khơi phục ban đầu Giải tốn phân bố cơng śt, tính tốn hàm mục tiêu chống tải với tổn thất công suất bé nhất i:=1 j:=1 Thay đổi khóa điện mở thứ j cấu hình khơi phục ban đầu thứ i khóa điện vịng kín tương ứng Giải tốn phân bố cơng śt, tính tốn hàm mục tiêu chống tải với tổn thất công suất bé nhất Xác định cấu hình có hàm mục tiêu tốt nhất thay khóa mở thứ j khóa điện vịng kín tương ứng Thay cập nhật cấu hình khơi phục tốt nhất j:= j + Sai j >số khóa mở i:= i + Sai ` i >số cấu hình khơi phục ban đầu Xuất kết quả khôi phục tốt nhất Kết thúc Hình 2.1 Lưu đồ giải thuật khơi phục cung cấp điện 37 2.4 Ví dụ minh họa Xét lưới điện nguồn hình vẽ: Hình 2.2 Mạng nguồn trạng thái bình thường Lưới điện có vịng kín: - Vịng kín bao gồm khóa điện: s1, s2, s15, s12, s5, s4; - Vịng kín bao gồm khóa điện: s4, s6, s16, s8, s7; - Vịng kín bao gồm khóa điện: s1, s3, s11, s14, s10, s9, s7 Ở điều kiện vận hành bình thường khóa điện s14, s15 s16 mở để đảm bảo cấu trúc vận hành hở lưới phân phối Trường hợp 1: Giả sử có cố xảy nhánh 7-9, bước thực sau: 38 Hình 2.3 Khi cố, mở K10, K12 K8 - Mở khóa điện s12 nhánh 7-9 - Khóa s12 tḥc vịng kín khóa điện mở {s14, s15, s16} có khóa điện s15 tḥc vịng kín Như khóa s15 đóng lại để tạo cấu hình khơi phục cung cấp điện ban đầu: {s14, s12, s16} - Tính tốn hàm mục tiêu khơi phục cho cấu hình khơi phục cung cấp điện ban đầu: {s14, s12, s16} - Thay khóa điện s14 khóa điện vịng kín bao gồm khóa điện s1, s3, s11, s14, s10, s9 s7, ta cấu hình khơi phục sau: {s1, s12, s16; {s3, s12, s16}; {s11, s12, s16}; {s14, s12, s16}; {s10, s12, s16}; {s9, s12, s16}; {s7, s12, s16} - Tính tốn hàm mục tiêu khơi phục cho cấu hình khơi phục cung cấp điện tìm cấu hình có hàm mục tiêu tơt nhất Giả thiết cấu hình {s10, s12, s16} có hàm mục tiêu tốt nhất 39 - Cập nhất cấu hình khơi phục ban đầu {s14, s12, s16} cấu hình khôi phục {s10, s12, s16} - Tiếp tục thay khóa điện s16 khóa điện vịng kín bao gồm khóa điện s4, s6, s16, s8 s7, ta cấu hình khơi phục sau: {s10, s12, s4}; {s10, s12, s6}; {s10, s12, s8}; {s10, s12, s7} - Tính tốn hàm mục tiêu khơi phục cho cấu hình khơi phục cung cấp điện tìm cấu hình có hàm mục tiêu tốt nhất qua lần chuyển khóa điện Chẳng hạn, cấu hình {s10, s12, s8} có hàm mục tiêu tốt nhất so với tất cả cấu hình xét Như vậy, cấu hình vận hành có cố nhánh 7-9 cấu hình mà khóa điện {s10, s12, s8} mở Trường hợp 2: Khi có cố xảy nhánh 1-11, bước thực sau: - Mở khóa điện s7 nhánh 1-11 - Rõ ràng, khóa s7 tḥc vịng kín vịng kín Như vậy, khóa điện mở {s14, s15, s16} có khóa điện s16 tḥc vịng kín khóa điện s14 tḥc vịng kín Kết quả khóa s16 đóng lại để tạo cấu hình khôi phục cung cấp điện ban đầu {s14, s15, s7} khóa s14 đóng lại để tạo một cấu trúc lưới khôi phục ban đầu khác {s7, s15, s16} Do đó, so với trường hợp trường hợp tồn hai cấu hình khơi phục ban đầu: {s14, s15, s7} {s7, s15, s16} - Q trình tính tốn thực trường hợp 1, rõ ràng số lượng cấu hình khơi phục cần tính tốn tăng đáng kể so với trường hợp - Như LĐPP này: - Nhánh bị cố xem nhánh có khóa mở bắt ḅc; 40 - Xác định cấu hình khơi phục cung cấp điện sau cố mợt tốn có nhiều lời giải cấu hình LĐPP sau khơi phục cung cấp điện chọn cấu hình có thay đổi trạng thái khóa điện ban đầu lúc chưa có cố đảm bảo điều kiện chống tải đường dây; - Áp dụng hàm mục tiêu chống tải để khôi phục cung cấp điện chọn khóa mở giúp nhánh tải giảm tải nhanh nhất, từ làm giảm số lần chuyển đổi trạng thái khóa điện Tức giảm thời gian khôi phục cung cấp điện sau cố; - Đặc điểm giải thuật đề xuất: Số lượng vòng lặp nên nhanh chóng nhiều cấu trúc vận hành hiệu quả việc tái cấu hình khơi phục cung cấp điện sau cố đảm bảo chống tải 41 ... bỏ nhánh cố khỏi hệ thống Sau đó, mợt nhiều khóa điện thay đổi trạng thái để khôi phục cung cấp điện cho phụ tải Như vậy, thấy việc khơi phục cung cấp điện thực kỹ thuật trao đổi nhánh 2. 3... bước sau: Bước 1: Xác định nhánh bị cố, cô lập nhánh cố cách mở khóa điện nhánh cố nhằm lập nhánh có cố Bước 2: Xác định vịng kín có chứa nhánh cố Bước 3: Đóng khóa điện mở vịng kín có chứa nhánh. .. tính tốn Phương pháp đề nghị cho thấy: nhánh bị cố xem nhánh có khóa mở bắt ḅc; xác định cấu hình khơi phục cung cấp điện sau cố mợt tốn có nhiều lời giải cấu hình LĐPP sau khơi phục cung