Tái cấu hình lưới điện phân phối sử dụng các giải thuật tìm kiếm tối ưu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGUYỄN THANH THUẬN TÁI CẤU HÌNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI SỬ DỤNG CÁC GIẢI THUẬT TÌM KIẾM TỐI ƯU LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGUYỄN THANH THUẬN TÁI CẤU HÌNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI SỬ DỤNG CÁC GIẢI THUẬT TÌM KIẾM TỐI ƯU NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 62520202 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trương Việt Anh TS Phùng Anh Tuấn Phản biện 1: GS TS Lê Kim Hùng Phản biện 2: PGS TS Nguyễn Hữu Phúc Phản biện 3: TS Luân Quốc Hưng LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu Luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng năm 2017 (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Thanh Thuận i CẢM TẠ Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trương Việt Anh, người thầy đề phương hướng, hết lòng bảo em suốt trình học tập, nghiên cứu thực luận án TS Phùng Anh Tuấn, người thầy động viên đóng góp ý kiến quý báu trình nghiên cứu thực luận án PGS.TS Quyền Huy Ánh, người thầy bảo, giúp đỡ đóng góp cho em ý kiến quý báu suốt trình học tập, nghiên cứu thực luận án TS Nguyễn Minh Tâm, người thầy động viên, tạo điều kiện tốt cho em suốt trình học tập trường TS Võ Viết Cường, người thầy hướng dẫn em đồ án tốt nghiệp đại học Ban Giám Hiệu, phịng Đào Tạo ln tận tình giúp đỡ, hướng dẫn cho em trình học tập trường Ban chủ nhiệm thầy/cơ giáo Khoa Điện-Điện Tử ln tận tình giúp đỡ tạo điều kiện tốt vật chất tinh thần để em hồn thành luận án Thầy Trần Hữu Lịch, người thầy giúp đỡ, động viên tạo điều kiện tốt cho em theo học hoàn thành luận án Thầy Bùi Huy Quỳnh, người thầy động viên, giúp đỡ em trong suốt q trình cơng tác học tập Xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp người ln động viên, khuyến khích tơi suốt trình thực luận án Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng năm 2017 Nguyễn Thanh Thuận ii TĨM TẮT Luận án trình bày phương pháp giải tốn tái cấu hình lưới điện phân phối (LĐPP) dựa giải thuật heuristic tổng quát Trong đó, tốn tái cấu hình giảm tổn thất công suất tác dụng thực dựa thuật toán cuckoo search (Cuckoo Search Algorithm - CSA) Ý tưởng CSA dựa tập tính ký sinh ni dưỡng số lồi chim tu hú trì nịi giống cách đẻ trứng vào tổ loài chim khác Kết so sánh với thuật toán di truyền (Genetic Algorithm - GA) bầy đàn LĐPP 33, 69 119 nút cho thấy, CSA phương pháp hiệu để giải toán tái cấu hình LĐPP, đặc biệt LĐPP có quy mơ lớn Trong đó, tốn tái cấu hình đa mục tiêu giảm tổn thất công suất, số cân tải, số cân xuất tuyến, độ lệch điện áp nút số lần chuyển khóa giải dựa thuật tốn Runner-Root (Runner-Root Algorithm - RRA) Ý tưởng RRA dựa nhân giống số lồi thực vật có thân bò lan Kết kiểm tra hai hệ thống 33 70 nút cho thấy RRA nhiều ưu điểm so với GA CSA Ngoài ra, ảnh hưởng vị trí cơng suất nguồn điện phân tán (Distributed Generation - DG) đến tốn tái cấu hình trường hợp khác thực tái cấu hình, thực tối ưu vị trí cơng suất DG, tái cấu hình sau lắp đặt DG, lắp đặt DG sau tái cấu hình, tái cấu hình kết hợp với tối ưu cơng suất DG đồng thời tái cấu hình kết hợp với tối ưu vị trí cơng suất DG xem xét Kết cho thấy toán tái cấu hình kết hợp với tối ưu vị trí cơng suất DG cho phép thu cấu hình lưới có tổn thất công suất bé chất lượng điện áp tốt Luận án trình bày phương pháp tái cấu hình LĐPP có xét đến DG giảm tổn thất lượng khoảng thời gian khảo sát áp dụng cho LĐPP có chi phí chuyển tải cao LĐPP gặp khó khăn q trình thu thập đồ thị phụ tải Phương pháp đề xuất dựa cơng suất trung bình phụ tải cơng suất phát trung bình DG thời gian khảo sát Ưu điểm phương pháp không yêu cầu đồ thị phụ tải công suất phát DG thời điểm thời gian iii khảo sát Kết tính tốn cho thấy, sử dụng cơng suất trung bình phụ tải DG để xác định cấu hình vận hành LĐPP giảm tổn thất lượng phương pháp đề xuất có ưu điểm vượt trội thời gian tính tốn so với phương pháp sử dụng đồ thị phụ tải đồ thị công suất phát DG Bên cạnh đánh giá LĐPP mẫu, phương pháp toán đề nghị áp dụng thành công LĐPP trung áp thực tế huyện Chư Prông, tỉnh Gia Lai Kết tính tốn cho thấy, sử dụng phương pháp nghiên cứu làm tài liệu tham khảo vận hành LĐPP Chư Prông iv ABSTRACT The thesis presents methods for solving the distribution network reconfiguration (DNR) problem based on metaheuristic algorithms In particular, the DNR problem for active power losses reduction is solved based on the cuckoo search algorithm (CSA) The CSA is inspired from the obligate brood parasitism of some cuckoo species which lay their eggs in the nests of other host birds of other species The results of comparison with genetic algorithm (GA) and particle swarm optimization in the 33, 69 and 119 nodes show that CSA is an effective method to solve DNR problem, especially apply for large scale systems Meanwhile, the multi-objective DNR problem for minimizing real power loss, load balancing among the branches, load balancing among the feeders as well as number of switching operations and node voltage deviation is solved based on the Runner- Root algorithm (RRA) The idea of the RRA is inspired from the plants propagated through runners The test results on both 33 and 70 nodes system indicate that RRA are more advantageous than GA and CSA In addition, the influence of location and capacity of distributed generations (DG) to the DNR problem in different cases such as reconfiguration only, optimization of location and size of DG only, reconfiguration after installing placement of DG, placement of DG after reconfiguration, simultaneous reconfiguration with optimization size of DG and simultaneous reconfiguration with optimization location and size of DG are considered The results show that DNR problem combined with optimization location and size of DG is the most efficient solution for minimizing power loss and enhancing voltage profile The thesis also proposes an effective method to optimize distribution network topology in the presence of DG for energy loss over a given time period applied for the networks which have high cost when changing the status of switches and the practical networks that are difficult for obtaining load curves The proposed method based on v average power of each load node and average generation power of each DG in the surveyed period The advantages of the method are without requiring load curves and generation curves of DG The calculated results show that the average power of load and DG can be used to determine the operating configuration which has minimum energy loss and the proposed method has the advantage of computational time compared with the method using load curves and generation curves of DG The proposed methods and problems have been also successfully applied in the practical medium voltage system in Chu Prong district, Gia Lai province The calculated results show that the studied methods can be used as reference materials when operating the Chu Prong network vi (4.42) cơng suất phát trung bình DG thời đoạn khảo sát Ngoài ra, bỏ qua tổn thất cơng suất nhánh cơng suất phức nhánh khoảng thời gian tm tính tốn gần tổng cơng suất phụ tải nút có kết nối đến nhánh [87], [3]: ே௕௨௦ ܲ௜ǡ௠ ൌ σே௕௨௦ ௟ୀଵ ݇௟ ܲ௟ǡ௠ Ǣܳ௜ǡ௠ ൌ σ௟ୀଵ ݇௟ ܳ௟ǡ௠  (4.44) Trong đó, ܲ௜ǡ௠ ൅ ݆ܳ௜ǡ௠ ܲ௟ǡ௠ ൅ ݆ܳ௟ǡ௠ công suất phức nhánh ith công suất phức nút lth khoảng thời gian tm ݇௟ ൌ ͳ nút lth có nối đến nhánh ith, ngược lại ݇௟ ൌ Ͳ nút lth không nối đến nhánh ith Thay biểu thức (4.44) vào (4.41), thu kết biểu thức (4.45): ‫ܲ ۓ‬ത௜ ൌ ۖ ۖ ۖ ۖ ே௕௨௦ ெ σெ σே௕௨௦ ௠ୀଵ σ௟ୀଵ ݇௟ ܲ௟ǡ௠ ‫ݐ‬௠ ௟ୀଵ ݇௟ σ௠ୀଵ ܲ௟ǡ௠ ‫ݐ‬௠ ൌ σெ σெ ௠ୀଵ ‫ݐ‬௠ ௠ୀଵ ‫ݐ‬௠ ே௕௨௦ ே௕௨௦ ௟ୀଵ ௟ୀଵ σெ ௠ୀଵ ܲ௟ǡ௠ ‫ݐ‬௠ ൌ ෍ ݇௟ ൌ ෍ ݇௟ ܲത௟ ܶ ே௕௨௦ ெ σெ σே௕௨௦ ‫۔‬ത ௠ୀଵ σ௟ୀଵ ݇௟ ܳ௟ǡ௠ ‫ݐ‬௠ ௟ୀଵ ݇௟ σ௠ୀଵ ܳ௟ǡ௠ ‫ݐ‬௠ ܳ ൌ ൌ ۖ ௜ σெ σெ ௠ୀଵ ‫ݐ‬௠ ௠ୀଵ ‫ݐ‬௠ ۖ ே௕௨௦ ே௕௨௦ ۖ σெ ௠ୀଵ ܳ௟ǡ௠ ‫ݐ‬௠ ۖ ൌ ෍ ݇௟ ൌ ෍ ݇௟ ܳത௟ ܶ ‫ە‬ ௟ୀଵ (4.45) ௟ୀଵ Trong đó, ܲത௟ ൅ ݆ܳത௟ công suất phức nút tải lth khoảng thời gian T tính tốn sau: σெ ௠ୀଵ ܲ௟ǡ௠ ‫ݐ‬௠  ܶ σெ ‫۔‬ത ௠ୀଵ ܳ௟ǡ௠ ‫ݐ‬௠ ൌ ܳ ௟ ‫ە‬ ܶ ‫ܲۓ‬ത௟ ൌ (4.46) Vì vậy, tốn tái cấu hình giảm tổn thất lượng có xét đến DG giải tốn tái cấu hình giảm tổn thất cơng suất phụ tải nút công suất phát DG cơng suất trung bình khoảng thời gian khảo sát Phương pháp không yêu cầu đồ thị phụ tải nút tải thời gian khảo sát đồ thị công suất phát máy phát phân tán Bài tốn xác định cấu hình vận hành LĐPP thời gian khảo sát mô tả bẳng biểu thức (4.26) thay mô hình tốn sau: 108 ே௕௥ ௡௘௪ ܲത௜ଶ ൅ ܳത௜ଶ ቇ ൌ ෍ ܴ௜ ൈ ቆ ܸത௜ଶ (4.47) ௜ୀଵ ഥప ܳഥప công suất tác dụng phản kháng trung bình Trong đó, ܲ nhánh tính tốn cách giải tốn phân bố công suất với công suất nút tải cơng suất trung bình khoảng thời gian khảo sát Ri tổng trở nhánh ith ܸത௜ điện áp trung bình cuối nhánh ith Ngồi ra, q trình thực tái cấu hình phải thỏa mãn hàm ràng buộc cấu hình lưới hình tia, ràng buộc điện áp dòng điện Trong trường hợp phụ tải thay đổi, giới hạn dòng điện nhánh điện áp nút kiểm tra dựa công suất trung bình phụ tải DG, tượng áp trường hợp phụ tải hoạt động định mức dễ dàng điều khiển thơng số DG để thỏa mãn ràng buộc ܸ௠௜௡ ൑ ܸത௥௔௧௘ǡ௝ ൑ ܸ௠௔௫ ǡ Œ ൌ ͳǡ ʹǡ ǥ ǡ ܾܰ‫ݏݑ‬ (4.48) ҧ ‫ܫ‬௥௔௧௘ǡ௜ ൑ ‫ܫ‬௠௔௫ǡ௜ ǡ ‹ ൌ ͳǡ ʹǡ ǥ ǡ ܾܰ‫ݎ‬ (4.49) Trong đó, Vmin Vmax giới hạn điện áp nhỏ lớn hệ ҧ điện áp nút jth dịng điện nhánh ith cơng suất tải thống, ܸത௥௔௧௘ǡ௝ ‫ܫ‬௥௔௧௘ǡ௜ trung bình Vì vậy, hàm thích nghi cấu hình bao gồm tổn thất cơng suất giá trị phạt (‫ܭ‬ଵ ‫ܭ‬ଶ ) liên quan đến điện áp nút dịng điện nhánh mơ tả sau: ௉ത೔మ ାொത೔మ ൰ ഥ೔మ ௏ ‹– ൌ σே௕௥ ௜ୀଵ ܴ௜ ൈ ൬ ത ൅ ‫ܭ‬ଵ ൈ σே௕௨௦ ௝ୀଵ ൣƒš൫ܸ௥௔௧௘ǡ௝ െ ܸ௠௔௫ ǡ Ͳ൯ ൅ ƒšሺܸ௠௜௡ െ ҧ หூೝೌ೟೐ǡ೔ ห ܸത௥௔௧௘ǡ௝ ǡ Ͳሻ൧ ൅ ‫ܭ‬ଶ ൈ σே௕௥ ௜ୀଵ ൤ƒš ൬ ೘ೌೣ െ ͳǡ Ͳ൰൨ หூ೔ ห (4.50) 4.3.2 Kết kiểm tra Để chứng minh hiệu phương pháp đề xuất, công cụ Matpower [100] sử dụng để phân tích phân bố cơng suất thuật tốn RRA mơ tả chương sử dụng để xác định cấu hình tối ưu Phương pháp xây dựng phần mềm MATLAB R2014a máy tính cá nhân có cấu hình CPU core i3, GHz Hai LĐPP 18 nút 33 nút dùng để kiểm tra Trong đó, nút tải 109 hệ thống có cơng suất thay đổi khoảng thời gian khảo sát Trong q trình tính tốn tổn thất điện máy biến áp loại khí cụ điện đặc tính loại DG giả thiết bỏ qua Mục đích phương phương tìm cấu hình với tổn thất lượng nhỏ nhất, giống với mục tiêu đề xuất [56] Tuy nhiên, phương pháp đề xuất không so sánh với [56] đồ thị phụ tải cung cấp [56] khơng đầy đủ Vì vậy, để kiểm tra hiệu phương pháp, năm trường hợp xem xét để so sánh tái cấu hình sử dụng cơng suất thay đổi khoảng thời gian khảo sát (dựa giá trị công suất thời điểm) tái cấu hình sử dụng cơng suất phụ tải trung bình cơng suất DG trung bình sau: TH 1: Cấu hình ban đầu phụ tải định mức TH 2: Tái cấu hình giảm tổn thất lượng sử dụng công suất phụ tải trong ngày khảo sát không xem xét đến DG (Sử dụng đồ thị phụ tải) TH 3: Tái cấu hình giảm tổn thất lượng sử dụng cơng suất phụ tải trung bình trong ngày khảo sát không xem xét đến DG TH 4: Tái cấu hình giảm tổn thất lượng sử dụng công suất phụ tải công suất DG trong ngày khảo sát (Sử dụng đồ thị phụ tải) TH 5: Tái cấu hình giảm tổn thất lượng sử dụng công suất phụ tải trung bình cơng suất DG trung bình trong ngày khảo sát Ngoài ra, điều kiện thời gian thực, phụ tải nút LĐPP thay đổi theo cách khác Giả sử rằng, có ba loại phụ tải thương mại, dân dụng công nghiệp nút nút có tỉ lệ ba loại phụ tải khác Phụ tải nút k thời điểm j xác định sau [122], [52]: ܲ௞ǡ௝ ൌ σଷ்௅ୀଵ ܲ௞ǡ௣௘௔௞ ൈ ‫்ܯ‬௅ǡ௞ ൈ ‫்ܲܥ‬௅ǡ௞ ቊ ܳ௞ǡ௝ ൌ σଷ்௅ୀଵ ܳ௞ǡ௣௘௔௞ ൈ ‫்ܯ‬௅ǡ௞ ൈ ‫்ܳܥ‬௅ǡ௞ (4.51) Trong đó, TL = 1, 3, đại diện cho ba loại phụ tải ܲ௞ǡ௣௘௔௞ phụ tải định mức nút k ‫்ܯ‬௅ǡ௞ tỉ lệ loại phụ tải loại TLth nút k ‫்ܲܥ‬௅ǡ௞ ‫்ܳܥ‬௅ǡ௞ tỉ lệ công suất tác dụng công suất phản kháng phụ tải loại TLth thời điểm j 4.3.2.1 LĐPP 18 nút 110 LĐPP 18 nút có cấp điện áp 10 kV bao gồm 19 nhánh, 17 khóa thường đóng khóa thường mở, điện áp 10 kV Thơng số đường dây, phụ tải định mức cho Phụ lục 10 Phụ lục 11 [56] Sơ đồ đơn tuyến hệ thống cho Hình 4.13 s9 10 s11 12 s14 15 s8 11 s10 s12 13 s15 16 s17 s7 s1 14 s13 s16 17 s18 18 s19 s2 s3 s4 s6 s5 Hình 13 LĐPPP 18 nút Bảng 4 Tỉ lệ ba loại phụ tải nút LĐPP 18 nút Nút MRes MCom Mind Nút MRes MCom Mind 0 10 0 11 0 12 0 13 0 14 0 15 0 16 0 17 0 18 Bảng Tỉ lệ phân phối theo ba loại phụ tải LĐPP 18 nút Giờ CP,res CQ,res CP,Com CQ,Com CP,Ind CQ,Ind 0.55 0.4 0.35 0.5 0 0.45 0.39 0.34 0.48 0 0.43 0.38 0.33 0.47 0 0.43 0.38 0.31 0.47 0 0.43 0.39 0.28 0.47 0 111 Giờ CP,res CQ,res CP,Com CQ,Com CP,Ind CQ,Ind 0.45 0.38 0.3 0.47 0 0.53 0.4 0.4 0.5 0 0.57 0.4 0.58 0.52 0 0.6 0.4 0.95 0.7 0 10 0.58 0.4 0.79 0 11 0.56 0.4 0.98 0.79 0 12 0.55 0.41 0.79 0 13 0.56 0.42 0.98 0.77 0 14 0.59 0.42 0.92 0.79 0 15 0.68 0.42 0.89 0.75 0 16 0.69 0.42 0.82 0.75 0 17 0.71 0.42 0.74 0.68 0 18 0.73 0.45 0.63 0.61 0 19 0.91 0.48 0.7 0.65 0 20 0.96 0.49 0.68 0.62 0 21 0.97 0.5 0.65 0.61 0 22 0.48 0.6 0.61 0 23 0.85 0.46 0.5 0.58 0 24 0.66 0.42 0.45 0.54 0 Thời gian khảo sát ngày chia làm 24 giờ, giả sử công suất không đổi Tỉ lệ ba loại phụ tải nút cho Bảng 4.4 Thông số ba loại phụ tải khác ngày cho Bảng 4.5 Ngoài ra, DG pin mặt trời có đặc tính phát ngày tiêu biểu Hình 4.14 chi tiết công suất Bảng 4.6 kết nối đến nút 18, điện áp giới hạn cho phép hệ thống cho từ 0.93 đến 1.05 p.u Dựa kết thử nghiệm, thông số RRA chọn sau: ܰ௣௢௣ , ݅‫ݎ݁ݐ‬௠௔௫ , ‫݈݋ݐ‬, ܵ‫݈݈ܽݐ‬௠௔௫ , ݀݅݉, ݀‫ ݎ݁݊݊ݑݎ‬, ݀‫ ݐ݋݋ݎ‬lần lượt chọn 10, 100, 0.01, 30, 2, 10 Kết tính tốn cho năm trường hợp trình bày Bảng 4.7 Kết cho thấy trường hợp không kết nối DG, tổn thất lượng ngày giảm 112 từ 1514 kWh cấu hình ban đầu xuống 1417.2 kWh cấu hình tối ưu hai TH Mặc dù phương pháp đề xuất (TH 3) tính tốn dựa phụ tải bình ngày, kết thu hoàn toàn giống với kết thu sử dụng phụ tải theo TH Do sử dụng cơng suất trung bình, khơng cần quan tâm đến đồ thị phụ tải mà quan tâm đến lượng điện tiêu thụ trung bình ngày Ngồi q trình tính tốn giá trị hàm mục tiêu cấu hình xem xét, tốn phân bố công suất cần sử dụng lần so với 24 lần sử dụng TH Vì thời gian tính tốn phương pháp đề xuất nhanh nhiều so với sử dụng công suất thời điểm TH Bảng Công suất phát DG pin mặt trời ngày điển hình Giờ P (MW) Giờ P (MW) Giờ P (MW) 0.25 17 0.1 10 0.4 18 11 0.5 19 12 0.56 20 13 0.55 21 14 0.53 22 15 0.4 23 0.1 16 0.25 24 Bảng Kết tính tốn LĐPP 18 nút TH khác TH Khóa mở Hàm thích nghi Tổn thất công suất với tải đỉnh (kW) Tổn thất lượng (kWh) Thời gian tính tốn (s) TH {18, 19} - 146.54 1514 - TH {17, 18} 1417.2 139.98 1417.2 75.41 TH {17, 18} 53.8419 139.98 1417.2 4.05 TH {17, 18} 1325.1 139.98 1325.1 76.99 TH {17, 18} 49.95 139.98 1325.1 4.05 Trong trường hợp có kết nối DG, tổn thất lượng thu từ cấu hình tối 113 ưu 1325.1 kWh thấp 188.9 kWh so với tổn thất gây cấu hình ban đầu thấp 92.1 kWh so với cấu hình tối ưu khơng kết nối DG Tương tự, sử dụng công suất trung bình phụ tải DG, phương pháp đề xuất xác định cấu hình có tổn thất lượng nhỏ trường hợp sử dụng công suất phụ tải DG thay đổi theo thời gian Trong đó, thời gian tính tốn khoảng 4s so với 77s TH Pin maët trời Công suất phát (MW) 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 10 Giờ 15 20 24 Hình 14 Đặc tính cơng suất phát DG pin mặt trời ngày điển hình Ngồi ra, để nâng cao độ tin cậy phương pháp đề nghị, kết tính tốn thực phần mềm thương mại PSS/ADEPT Tuy nhiên, phần mềm thương mại PSS/ADEPT điều chỉnh hệ số phụ tải khác theo thời gian cho phụ tải tác dụng phản kháng Vì vậy, để so sánh với phần mềm PSS/ADEPT, trường hợp đơn giản lưới điện xem xét, cụ thể sau: Nhóm phụ tải I bao gồm phụ tải từ nút đến nút 7, nhóm phụ tải II bao gồm phụ tải từ nút đến nút 18 Thời gian khảo sát 24 giờ, đó, 12 cơng suất phụ tải hai nhóm {SNhóm I = 0, SNhóm II = Smax}và 12 cịn lại {SNhóm II = 0, SNhóm II = 0.01Smax} Kết tính tốn trình TOPO phần mềm PSS/ADEPT cho hai trường hợp sử dụng đồ thị phụ tải sử dụng cơng suất trung bình cho Bảng 4.8 Phụ lục (Bảng 1-5, Bảng 1-6) Trong đó, tổn thất điện tính tốn trình TOPO PSS/ADEPT sử dụng đồ thị phụ tải xác định ∆A = 43.01 kW x 24 h = 1032.24 kWh Kết tính tốn cho thấy hai 114 phương pháp xác định cấu hình có tổn thất lượng bé với khóa mở {10, 19} Bảng Kết tính tốn sử dụng phần mềm PSS/ADEPT LĐPP 18 nút PSS/ADEPT Cơng suất trung Đồ thị phụ tải bình Mục TH TH Khóa mở 10, 17 10, 17 Hàm mục tiêu 10, 17 10, 17 1032.32 21.1949 21.29 43.01 ΔA (KWh) 1032.32 1032.32 1032.32 1032.24 Thời gian tính tốn (s) 47 - - 4.6 Trong trường hợp có kết nối DG, giả sử 12 công suất phụ tải hai nhóm DG {SNhóm I = 0, SNhóm II = Smax, PDG = MW}và 12 cịn lại {SNhóm I = 0, SNhóm II = 0.5Smax, PDG = 0.5 MW } Kết tính tốn trình TOPO phần mềm PSS/ADEPT cho hai trường hợp sử dụng đồ thị phụ tải, độ thị công suất phát DG sử dụng cơng suất trung bình cho Bảng 4.9 Phụ lục (Bảng 1-7, Bảng 1-8) Kết cho thấy hai phương pháp xác định cấu hình có tổn thất lượng bé Bảng Kết tính tốn sử dụng phần mềm PSS/ADEPT LĐPP 18 nút có DG Mục PSS/ADEPT Đồ thị phụ tải Công suất trung đồ thị cơng bình phụ tải suất phát DG DG 10, 19 10, 19 TH4 TH5 10, 19 10, 19 Hàm mục tiêu 811.3316 30.1964 30.20 33.81 ΔA (KWh) 811.3316 811.3316 811.44 811.44 - - Khóa mở Thời gian tính tốn (s) 50.3 5.5 115 4.3.2.2 LĐPP 33 nút LĐPP 33 nút có cấp điện áp 12.66 kV, 37 nhánh, 32 khóa đóng khóa mở Thơng số đường dây, phụ tải định mức tham khảo từ [26] 23 24 23 25 24 37 26 27 26 22 29 30 28 27 28 29 31 30 32 31 25 5 18 36 32 34 33 10 9 11 10 12 11 13 12 15 16 14 13 14 15 17 16 18 17 33 19 20 19 21 20 22 35 21 Hình 15 LĐPP 33 nút có hai DG Sơ đồ đơn tuyến cho Hình 4.15 Tỉ lệ ba loại phụ tải nút cho Bảng 4.8 Tỉ lệ phân phối công suất tác dụng phản kháng theo ba loại phụ tải cho Bảng 4.9 Tương tự LĐPP 18 nút, DG pin mặt trời nối đến nút 33 Ngồi ra, DG turbin gió có cơng suất phát ngày tiêu biểu Hình 4.16 (chi tiết công suất phát cho Bảng 4.10) Tổng tổn thất lượng cấu hình ban đầu 1514.8 kWh Điện áp nút hệ số mang tải nhánh ngày tiêu biểu trước tái cấu hình mơ tả Hình 4.17 Hình 4.18 Thơng số RRA chọn sau: ܰ௣௢௣ , ݅‫ݎ݁ݐ‬௠௔௫ , ‫݈݋ݐ‬, ܵ‫݈݈ܽݐ‬௠௔௫ , ݀݅݉, ݀‫ ݎ݁݊݊ݑݎ‬, ݀‫ ݐ݋݋ݎ‬lần lượt chọn 20, 150, 0.01, 30, 5, 10 Bảng 10 Tỉ lệ ba loại phụ tải nút LĐPP 33 nút Nút MRes 0.2 0.5 0.5 0.6 0.4 MCom 0.5 0.3 0.2 0.1 0.4 Mind 0.3 0.2 0.3 0.3 0.2 Nút 12 13 14 15 16 17 MRes 0.5 0.6 0.4 0.5 0.2 0.3 MCom 0.5 0.4 0.4 0.1 0.7 0.3 116 Mind 0 0.2 0.4 0.1 0.4 Nút 23 24 25 26 27 28 MRes 0.5 0.4 0.6 0.7 0.1 0.6 MCom 0.4 0.5 0.4 0.3 0.3 Mind 0.1 0.1 0 0.9 0.1 Nút 10 11 MRes 0.6 0.3 0.4 0.3 0.6 MCom 0.3 0.6 0.2 Mind 0.4 0.4 0.7 0.2 Nút 18 19 20 21 22 MRes 0.4 0.5 0.7 0.5 0.3 MCom 0.5 0.2 0.3 0.3 Mind 0.1 0.3 0.2 0.7 Nút 29 30 31 32 33 MRes 0.4 0.7 0.4 0.2 0.3 MCom 0.1 0.2 0.4 0.1 0.7 Mind 0.5 0.1 0.2 0.7 0.9 Turbin gió 0.85 Công suất phát (MW) 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5 0.45 10 12 Giờ 14 16 18 20 22 24 Hình 16 Đặc tính cơng suất phát DG turbin gió ngày điển hình Bảng 11 Tỉ lệ phân phối theo ba loại phụ tải LĐPP 33 nút Giờ CP,res CQ,res CP,Com CQ,Com CP,Ind CQ,Ind 0.1 0.1 0.1 0.1 0.3 0.3 0.1 0.1 0.1 0.1 0.3 0.3 0.1 0.1 0 0.4 0.4 0.1 0.1 0 0.2 0.2 0.4 0.4 0 0.2 0.2 0.3 0.3 0 0.3 0.3 0.4 0.4 0.1 0.1 0.3 0.3 0.4 0.4 0.2 0.2 0.4 0.4 0.3 0.3 0.7 0.7 0.8 0.8 10 0.3 0.3 0.8 0.8 1 11 0.5 0.5 0.8 0.8 0.9 0.9 12 0.6 0.6 0.7 0.7 0.9 0.9 13 0.7 0.7 0.6 0.6 0.5 0.5 14 0.6 0.6 0.7 0.7 0.6 0.6 117 Giờ CP,res CQ,res CP,Com CQ,Com CP,Ind CQ,Ind 15 0.5 0.5 0.8 0.8 0.8 0.8 16 0.6 0.6 1 0.8 0.8 17 0.7 0.7 1 0.7 0.7 18 0.8 0.8 0.8 0.8 0.7 0.7 19 0.9 0.9 0.6 0.6 0.8 0.8 20 1 0.7 0.7 0.9 0.9 21 1 0.6 0.6 1 22 0.6 0.6 0.2 0.2 0.8 0.8 23 0.5 0.5 0.1 0.1 0.5 0.5 Bảng 12 Cơng suất phát DG turbin gió ngày điển hình Giờ P (MW) Giờ P (MW) Giờ P (MW) 0.52 0.58 17 0.72 0.54 10 0.77 18 0.57 0.48 11 0.82 19 0.54 0.49 12 0.82 20 0.6 0.49 13 0.8 21 0.63 0.48 14 0.75 22 0.64 0.45 15 0.7 23 0.58 0.49 16 0.7 24 0.54 0.99 Điện áp (p.u.) 0.98 0.97 0.96 0.95 0.94 Điện áp trung bình 0.93 0.92 10 15 Nút 20 25 30 33 Hình 17 Điện áp nút trước tái cấu hình ngày điển hình 118 0.7 Dòng điện nhánh cấu hình ban đầu 0.6 I/Iđm 0.5 0.4 Dòng điện trung bình 0.3 0.2 0.1 10 15 20 25 Nhánh 30 35 37 Hình 18 Hệ số mang tải nhánh trước tái cấu hình ngày điển hình Kết tính tốn TH LĐPP 33 nút Bảng 4.11 cho thấy tổn thất lượng giảm từ 1514.8 kWh cấu hình ban đầu xuống 1048.3 kWh 757.17 kWh sử dụng tái cấu hình khơng xét có xét đển ảnh hưởng DG Trong trường hợp có kết nối DG, tổn thất công suất phụ tải định mức 174.10 kW, cấu hình tối ưu để giảm tổn thất cơng suất phụ tải số chế độ định mức, lại cấu hình có tổn thất lượng bé phụ tải thay đổi Kết so sánh TH và TH cho thấy sử dụng cơng suất trung bình phụ tải cơng suất phát trung bình DG thời gian khảo sát để xác định cấu hình vận hành lưới tối ưu việc giảm tổn thất lượng Như vậy, phương pháp đề xuất không cần yêu cầu đồ thị phụ tải công suất phát thời điểm DG thời gian khảo sát Tại nút tải nút DG, cần sử dụng công suất trung bình thu thập qua điện kế Bảng 13 Kết tính tốn LĐPP 33 nút TH khác TH Khóa mở Hàm thích nghi TH TH {33, 34, 35, 36, 37} {7, 14, 9, 32, 28} 1048.3 119 Tổn thất công suất với tải đỉnh (kW) 202.69 139.98 Tổn thất Thời lượng gian tính (kWh) tốn (s) 1514.8 1048.3 1141.97 TH Khóa mở Hàm thích nghi TH TH TH {7, 14, 9, 32, 28} {7,10, 8, 14, 28} {7,10, 8, 14, 28} 32.51 757.17 20.44 Tổn thất công suất với tải đỉnh (kW) 139.98 174.10 174.10 Tổn thất Thời lượng gian tính (kWh) tốn (s) 1048.3 757.17 757.17 63.45 1143.03 60.37 0.995 0.99 Điện áp (p.u.) 0.985 0.98 0.975 0.97 0.965 Điện áp trung bình 0.96 0.955 0.95 10 15 Nuùt 20 25 30 33 Hình 19 Điện áp nút sau tái cấu hình khơng xét đến DG ngày điển hình 1.02 1.01 Điện áp (p.u.) 0.99 0.98 0.97 0.96 Điện áp trung bình 0.95 0.94 10 15 Nút 20 25 30 33 Hình 20 Điện áp nút sau tái cấu hình có xét đến DG ngày điển hình Điện áp nút thời gian khảo sát sau tái cấu hình trường hợp khơng xét DG có xét đến DG Hình 4.19 Hình 4.20 cho thấy điện áp nút nằm giới hạn cho phép cải thiện đáng kể sau thực tái cấu hình 120 Hệ số mang tải nhánh hệ thống sau tái cấu hình trường hợp khơng xét DG có xét đến DG cho Hình 4.21 Hình 4.22 Hình vẽ cho thấy khơng có nhánh bị q tải sau thực tái cấu hình Đặc biệt, trường hợp có DG, hệ số mang tải nhánh thấp so với cấu hình ban đầu cấu hình tối ưu khơng có DG 0.7 Dòng điện nhánh cấu hình tối ưu kết nốiù DG 0.6 I/Iđm 0.5 0.4 Dòng điện trung bình 0.3 0.2 0.1 10 15 20 Nhánh 25 30 35 37 Hình 21 Hệ số mang tải nhánh sau tái cấu hình khơng xét DG ngày điển hình 0.7 Dòng điện nhánh cấu hình tối ưu có kết nốiù DG 0.6 I/Iđm 0.5 0.4 Dòng điện trung bình 0.3 0.2 0.1 10 15 20 Nhánh 25 30 35 37 Hình 22 Hệ số mang tải nhánh sau tái cấu hình có xét DG ngày điển hình 4.4 Nhận xét kết luận Trong chương này, ảnh hưởng vị trí cơng suất DG đến tốn tái cấu hình xem xét TH khác thực tái cấu hình, thực tối ưu vị trí cơng suất DG, tái cấu hình sau lắp đặt DG, lắp đặt DG sau 121 tái cấu hình, tái cấu hình kết hợp với tối ưu công suất DG đồng thời TH tái cấu hình kết hợp với tối ưu vị trí cơng suất DG Để kiểm tra TH khác LĐPP có quy mơ nhỏ đến lớn, giải thuật CSA sử dụng Kết tính tốn cho thấy tái cấu hình LĐPP kết hợp với tối ưu vị trí cơng suất phát DG đồng thời phương pháp tối ưu để thu cấu hình có tổn thất cơng suất bé chất lượng điện áp tốt so với TH cịn lại Kết tính tốn cho thấy, phương pháp sử dụng thuật toán CSA thu kết tốt so với số phương pháp so sánh FWA HSA Phương pháp tái cấu hình LĐPP có xét đến DG giảm tổn thất lượng đề xuất Phương pháp đề xuất dựa cơng suất trung bình phụ tải cơng suất phát trung bình DG thời gian khảo sát Ưu điểm phương pháp không yêu cầu đồ thị phụ tải công suất phát DG thời điểm thời gian khảo sát Để tìm cấu hình tối ưu, thuật tốn RRA sử dụng kết kiểm tra thực LĐPP 18 33 nút Kết tính tốn cho thấy, sử dụng cơng suất trung bình phụ tải DG để xác định cấu hình vận hành LĐPP giảm tổn thất lượng Ngồi ra, phương pháp đề xuất có ưu điểm vượt trội mặt thời gian tính tốn phải giải tốn phân bố cơng suất lần cần tính tốn giá trị hàm mục tiêu cho cấu hình xem xét Vì thế, phương pháp đề xuất áp dụng cho LĐPP gặp khó khăn trình thu thập đồ thị phụ tải 122 ... quan tái cấu hình LĐPP Chương Tái cấu hình LĐPP sử dụng giải thuật tìm kiếm tối ưu Chương Tái cấu hình LĐPP có xét đến máy phát điện phân tán Chương Ứng dụng tái cấu hình LĐPP Chư Prơng - Điện. .. phương pháp tái cấu hình LĐPP sử dụng giải thuật tìm kiếm tối ưu Cụ thể luận án cần thực nhiệm vụ sau: Tái cấu hình LĐPP giảm tổn thất công suất, đa mục tiêu sử dụng giải thuật tìm kiếm tối ưu đề xuất... TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGUYỄN THANH THUẬN TÁI CẤU HÌNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI SỬ DỤNG CÁC GIẢI THUẬT TÌM KIẾM TỐI ƯU NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 62520202 Hướng dẫn khoa