(Luận văn thạc sĩ hcmute) xác định vị trí khóa điện trên lưới điện phân phối

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HỒNG HỘI XÁC ÐỊNH VỊ TRÍ KHĨA ÐIỆN TRÊN LƯỚI ÐIỆN PHÂN PHỐI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520202 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2018 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ******** LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HỒNG HỘI XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ KHĨA ĐIỆN TRÊN LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2018 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ******** LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HOÀNG HỘI XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ KHĨA ĐIỆN TRÊN LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS TRƢƠNG VIỆT ANH Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2018 Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trƣơng Việt Anh CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hƣớng dẫn khoa học: PGS TS TRƢƠNG VIỆT ANH (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn Thạc sĩ đƣợc bảo vệ Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ thuật TP HCM ngày 28 tháng 04 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) TT Họ tên Chức danh Hội đồng TS.Ngô Văn Thuyên TS.Nguyễn Minh Tâm Phản biện PGS.TS.Lê Minh phƣơng Phản biện TS.Nguyễn Bách phúc Ủy viên TS.Nguyễn Văn Thái Ủy viên, Thƣ ký Chủ tịch Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau Luận văn đƣợc sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV HVTH: Nguyễn Hoàng Hội MSHV: 1680604 Luan van Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trƣơng Việt Anh Hình Lƣới điện phân phối 37 nhánh Bảng Thông số phụ tải lƣới điện phân phối 37 nút Nút P(kW) Nút P(kW) Nút P(kW) Nút P(kW) Nút P(kW) 350 17 230 25 135 33 495 650 10 895 18 70 26 180 34 110 255 11 185 19 310 27 165 35 200 365 12 1050 20 60 28 355 36 246 250 13 330 21 227.5 29 300 37 360 120 14 375 22 125 30 310 - - 465 15 487.5 23 205 31 715 - 15 16 550 24 140 32 390 - Bảng Vị trí khóa điện chi phí ngừng cung cấp điện ban đầu Đoạn Nút Đoạn Đoạn Đoạn (lần/năm) Công Đoạn Đoạn 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 20, 21, 22, 31, 32 33, 34, 6, 27, 28, 11 23, 24, 25, 35, 36, 26 37 15 19 29, 30 L (kW) Đoạn 2,770 1,910 2,242.5 1,160 1,072.5 1,105 1,411 4 suất 0 0 0 chuyển tải HVTH: Nguyễn Hoàng Hội MSHV: 1680604 30 Luan van Luận Văn Thạc sĩ Đoạn GVHD: PGS.TS Trƣơng Việt Anh Đoạn Chi phí IC ($) 1,947,800 883,500 Đoạn Đoạn Đoạn Đoạn Đoạn 597,200 468,500 703,400 170,200 346,300 Chi phí CIC ($) 5,117,000 Tƣơng tự nhƣ lƣới điện phân phối 13 nút, thông số giải thuật di truyền áp dụng cho lƣới điện phân phối 37 nút đƣợc cài đặt nhƣ sau: + Số lƣợng cá thể quần thể: 50 + Số vòng lặp lớn nhất: 50 + Tỉ lệ chọn lọc: 0.5 + Tỉ lệ đột biến: 0.2 Kết tính tốn sau nhiều lần thực khác đƣợc trình bày bảng 3.7 Ở vị trí đặt khóa điện tối ƣu {4, 12, 16, 21, 33, 35}, chi phí phát sinh ngừng cung cấp điện gây giảm từ 5,117,000 $ xuống 4,731,000 $ với mức giảm 386,000$ tƣơng ứng với 7.5% chi phí phát sinh ngừng điện vị trí đặt khóa ban đầu {6, 11, 15, 19, 30, 32} Kết bảng 3.9 cho thấy điều đáng ý lƣợng cơng suất sử dụng 785 kW tƣơng ứng với 78.5% lƣợng cơng suất có khả chuyển tải xuất tuyến Lƣợng công suất đảm bảo cung cấp cho phân đoạn có cố xảy đoạn lƣới trƣớc nhờ lắp đặt khóa điện vị trí 21 Trong đó, vị trí khóa điệnban đầu, lƣợng cơng suất nhận từ xuất tuyến 1000 kW nhƣng dophân đoạn đƣợc xác định vị trí khóa 19 có tổng cơng suất 1,072.5 kW Lƣợng công suất phân đoạn lớn khả cung cấp xuất tuyến Do đó, khơng thể thực chuyển tải Điều làm tăng chi phí phát sinh ngừng cung cấp điện hệ thống Kết vị trí lắp đặt khóa điện vị trí tối ƣu đƣợc cho hình 3.9 HVTH: Nguyễn Hoàng Hội MSHV: 1680604 31 Luan van Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trƣơng Việt Anh S/S s1 Đoạn 27 28 Đoạn Đoạn 29 30 31 32 33 34 35 36 37 s33 s35 s4 26 25 24 S/S Đoạn 22 s21 10 11 Đoạn 23 NO 21 12 13 s12 14 15 16 17 18 19 20 s16 Đoạn Đoạn Hình Vị trí khóa điện sau tối ƣu lƣới điện phân phối 37 nút trƣờng hợp Bảng Vị trí khóa điện chi phí ngừng cung cấp điện sau xếp lại khóa điện lƣới điện phân phối 37 núttrong trƣờng hợp Đoạn Nút Đoạn Đoạn Đoạn Đoạn Đoạn 2, 3, 4, 27, 5, 6, 7, 8, 13, 14, 15, 17, 18, 19, 22, 23, 24, 34, 35 28, 29, 30, 9, 10, 11, 16 L (kW) Đoạn 20, 21 25, 26 36, 37 31, 32, 33 12 4,000 3,330 1,742.5 897.5 785 310 606 5 2 0 785 0 (lần/năm) 10 Cơng suất chuyển tải HVTH: Nguyễn Hồng Hội MSHV: 1680604 32 Luan van Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trƣơng Việt Anh Đoạn Chi phí IC 2,094,200 Đoạn Đoạn 1,216,400 417,100 Đoạn Đoạn Đoạn Đoạn 396,400 367,100 124,300 115,400 ($) Chi phí 4,731,000 CIC ($) Đặc tuyến hội tụ số lần thực khác giải thuật di truyền lƣới điện phân phối 37 nút đƣợc trình bày hình 3.10 Hình vẽ cho thấy, lần thực khác nhau, phƣơng pháp đề xuất tìm đƣợc giá trị tối ƣu sau khoảng 35 đến 40 vòng lặp Điều chứng tỏ sử ổn định phƣơng pháp đề xuất khả áp dụng phƣơng pháp lƣới điện phân phối thực tế 5.3 x 10 Giai thuat GA 5.2 CIC ($) 5.1 4.9 4.8 4.7 10 15 20 25 Vonglap 30 35 40 45 50 Hình 10 Đặc tuyến hội tụ lƣới điện phân phối 37 nút trƣờng hợp 3.3.2.2 Trƣờng hợp 2: Cƣờng độ s cố nhánh khác Cƣờng độ cố tất nhánh: Giả sử cƣờng độ cố nhánh 5-6, 67, 7-8, 3-27, 27-28, 28-29, 29-30 lần/năm cƣờng độ cố nhánh lại đƣợc cho lần/năm Các thông số khác hệ thốngđƣợc cho tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp HVTH: Nguyễn Hoàng Hội MSHV: 1680604 33 Luan van Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trƣơng Việt Anh Ở trạng thái bạn đầu, vị trí khóa điện {6, 11, 15, 19, 30, 32} Các khóa điện phân chia lƣới điện 37 nút thành phân đoạn Với cấu trúc khóa điện này, tổng chi phí phát sinh ngừng cung cấp điện 7,988,000 $ Thơng số đoạn lƣới, chi phí ngừng cung cấp điện đoạn lƣới hệ thống đƣợc trình bày bảng 3.10 Tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp 1, thông số giải thuật di truyền áp dụng cho lƣới điện phân phối 37 nút trƣờng hợp đƣợc cài đặt nhƣ sau: + Số lƣợng cá thể quần thể: 50 + Số vòng lặp lớn nhất: 50 + Tỉ lệ chọn lọc: 0.5 + Tỉ lệ đột biến: 0.2 Bảng 3.10 Vị trí khóa điện chi phí ngừng cung cấp điện ban đầu trƣờng hợp Đoạn Nút Đoạn Đoạn Đoạn 33, 34, 6, 27, 28, 11 23, 24, 25, 35, 36, 26 37 2,770 (lần/năm) 19 Công Đoạn Đoạn 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 20, 21, 22, 31, 32 15 19 29, 30 L (kW) Đoạn suất 1,910 2,242.5 1,160 1,072.5 1,105 1,411 4 0 0 0 468,500 703,400 170,200 346,300 chuyển tải Chi phí IC 4,112,100 1,590,200 597,200 ($) Chi phí CIC 7,988,000 ($) HVTH: Nguyễn Hồng Hội MSHV: 1680604 34 Luan van Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trƣơng Việt Anh Kết tính tốn sau nhiều lần thực khác đƣợc trình bày bảng 3.11 Ở vị trí đặt khóa điện tối ƣu {5,12, 17, 23, 27, 32}, chi phí phát sinh ngừng cung cấp điện gây giảm từ 7,988,000 $ xuống 7,002,100 $ với mức giảm 985,900$ tƣơng ứng với 12.34% chi phí phát sinh ngừng điện vị trí đặt khóa ban đầu {6, 11, 15, 19, 30, 32} Bảng 11 Vị trí khóa điện chi phí ngừng cung cấp điện sau xếp lại khóa điện lƣới điện phân phối 37 nút trƣờng hợp Đoạn Nút L (kW) Đoạn Đoạn Đoạn 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 13, 14 18, 19, 24, 27 16, 20, 21, 26 1,685 (lần/năm) Công Đoạn suất 10, 11, 12 15, Đoạn Đoạn 25, 28, 29, 30, 33, 31, 32 34, 35, 36, 17 22 ,23 37 3,080 1,972.5 997.5 455 2,070 1,411 13 11 0 997.5 0 2,383,600 695,900 718,700 316,400 1,088,400 346,300 chuyển tải Chi phí IC 1,452,700 ($) Chi phí CIC 7,002,100 ($) Có thể thấy cố tập trung phân đoạn 1, chi phí phát sinh ngừng cung cấp điện lớn Do sau thực xếp lại vị trí khóa điện, cấu trúc phân đoạn có thay đổi đáng kể so với trƣờng hợp ban đầu với chi phí giảm từ 4,112,100 $ xuống cịn 1,452,700 $ góp phần làm giảm tổng chi phí sau tối ƣu vị trí khóa điện Ngồi ra, có cố cần chuyển tải, lƣợng công suất chuyển tải cung cấp điện cho phân đoạn 997.5 kW tƣơng ứng với việc sử dụng tối đa lƣợng công suất HVTH: Nguyễn Hoàng Hội MSHV: 1680604 35 Luan van Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trƣơng Việt Anh chuyển tải 99.75% Kết vị trí lắp đặt khóa điện vị trí tối ƣu đƣợc cho hình 3.11 S/S s1 Đoạn Đoạn Đoạn 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 s27 s32 26 25 24 s5 Đoạn S/S s23 NO 23 22 10 11 Đoạn 21 12 13 s12 14 15 16 17 18 19 20 s17 Đoạn Đoạn Hình 11 Vị trí khóa điện sau tối ƣu lƣới điện phân phối 37 nút trƣờng hợp Hình 12 Đặc tuyến hội tụ lƣới điện phân phối 37 nút trƣờng hợp Đặc tuyến hội tụ số lần thực khác giải thuật di truyền lƣới điện phân phối 37 nút trƣờng hợp đƣợc trình bày hình 3.12 Hình vẽ cho thấy, lần thực khác nhau, phƣơng pháp đề xuất tìm đƣợc giá trị tối ƣu sau khoảng 20 đến 45 vòng lặp Điều chứng tỏ sử ổn định phƣơng pháp đề xuất HVTH: Nguyễn Hoàng Hội MSHV: 1680604 36 Luan van Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trƣơng Việt Anh Chƣơng KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN 4.1 Kết luận Đề tàitiếpcận bàitốn xác định vị trí lắp đặt khóa điện lƣới điện phân phối để giảm chi phí phát sinh việc ngừng cung cấp điện đến khách hàng dung điện Đề tài tập trung xây dựng phƣơng pháp xác định chi phí ngừng cung cấp điện phát sinh liên quan đến chi phí bị ảnh hƣởng vị trí khóa điện nhƣ chi phí sửa chữa, chi phí chuyển tải chi phí cách ly cố Đề tài áp dụng thành công giải thuật di truyền để giải tốn xác định vị trí khóa điện lƣới điện phân phối để giảm chi phí phát sinh việc ngừng cung cấp điện đến khách hàng sử dụng điện gây Kết thực lƣới điện phân phối khác cho thấy, toán phƣơng pháp đề xuất có khả áp dụng lƣới điện phân phối thực tế Nhƣợc điểm đề tàilà tập trung xếp lại khóa điện hữu lƣới điện phân phối mà chƣa quan tâm đến việc tối ƣu số lƣợng nhƣ quan tâm đến chi phí đầu tƣ khóa điện hệ thống 4.2 Hƣớng phát triển luận văn Từ hạn chế giải pháp chứng minh, Em đề xuất số hƣớng phát triển đề tài nhƣ sau: Nghiên cứu, toán tối ƣu vị trí, số lƣợng khóa điện hệ thống phân phối quan tâm đến chi phí đầu tƣ khóa điện chi phí khác Sau cùng, mặcdùđãrấtcốgắng,nhƣngdokiếnthứccịnhạnhẹpdẫn đếnluận văn khơng thể tránh đƣợc thiếu sót, kính mong hội đồng giám khảo, thầy cô bạn bè đồng nghiệp nhiệt tình đóng góp ý kiến để chun tăng thêm giá trị khoa học thực tiễn Xin chân thành cảm ơn! HVTH: Nguyễn Hoàng Hội MSHV: 1680604 37 Luan van Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trƣơng Việt Anh DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Jen-Hao Teng ; Chan-Nan Lu “Feeder-Switch Relocation for Customer Interruption Cost Minimization” IEEE Transactions on Power Delivery, Volume: 17, Issue: 1, pp 254 - 259, Jan 2002 [2] Adel Moradi ; M Fotuhi-Firuzabad, “Optimal Switch Placement in Distribution Systems Using Trinary Particle Swarm Optimization Algorithm’ IEEE Transactions on Power Delivery, Volume: 23, Issue: 1, pp 271 - 279, Jan 2008 [3] Nguyễn Minh Quân “Tái Cấu Trúc Lƣới Điện Phân Phối Để Giảm Tổn Thất Công Suất”Thực theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 Thƣ viện Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh [4] Hà Huy Chiến “Nghiên cứu thuật tốn giảm tổn thất cơng suất lƣới phân phối”, Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh [4] Trương Ngọc Thảo “Tái cấu hình lƣới điện phân phối có xét đến độ tin cậy cung cấp điện” Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh [5] B Amanulla ; Saikat Chakrabarti ; S N Singh, “Reconfiguration of power distribution systems considering reliability and power loss’, IEEE Transactions on Power Delivery, Volume: 27, Issue: 2, pp 918 – 926, April 2012 [6] J S Lawler, J.-S Lai, L D Monteen, J B Patton, and D T Rizy, “Impact of automation on the reliability of the Athens utilities board’s distribution system,” IEEE Trans Power Delivery, vol 4, pp 770–778, Jan 1989 [7] W H Kersting and W H Philips, “Distribution feeder reliability studies,” IEEE Trans Ind Applicat., vol 35, pp 319–323, Mar./Apr 1999 [8] J Luth, “Four rules to help locate protective devices,” Elect World, pp.36–37, Aug 1991 [9] G Levitin, S Mazal-Tov, and D Elmakis, “Optimal sectionalizer allocation in electric distribution system by genetic algorithm,” Electric Power Syst Res., no 31, pp 97–102, 1994 HVTH: Nguyễn Hoàng Hội MSHV: 1680604 38 Luan van Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trƣơng Việt Anh [10] R Billinton and S Jonnavithula, “Optimal switching device placement in radial distribution systems,” IEEE Trans Power Delivery, vol 11, pp.1646–1651, July 1996 [11] G Celli and F Pilo, “Optimal sectionalizing switches allocation in distribution networks,” IEEE Trans Power Delivery, vol 14, pp 1167–1172, July 1999 [12] A A Chowdhury and D O Koval, “Value-based power system reliability planning,” IEEE Trans Ind Applicat., vol 35, pp 305–311, Mar.–Apr 1999 [13] , “Value-based distribution system reliability planning,” IEEE Trans Ind Applicat., vol 34, pp 23–29, Jan.–Feb 1998 [14] J A Momoh, M Elfayoumy, and W Mittelstadt, “Value-based reliability for short term operational planning,” IEEE Trans Power Syst., vol.14, pp 1533–1542, Nov 1999 [15] R L Chen, K Allen, and R Billinton, “Value-based distribution reliability assessment and planning,” IEEE Trans Power Delivery, vol 10, pp 421–429, Jan 1995 HVTH: Nguyễn Hoàng Hội MSHV: 1680604 39 Luan van Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trƣơng Việt Anh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] J S Lawler, J.-S Lai, L D Monteen, J B Patton, and D T Rizy, “Impact of automation on the reliability of the Athens utilities board’s distribution system,” IEEE Trans Power Delivery, vol 4, pp 770–778, Jan 1989 [2] W H Kersting and W H Philips, “Distribution feeder reliability studies,” IEEE Trans Ind Applicat., vol 35, pp 319–323, Mar./Apr 1999 [3] J Luth, “Four rules to help locate protective devices,” Elect World, pp.36–37, Aug 1991 [4] G Levitin, S Mazal-Tov, and D Elmakis, “Optimal sectionalizer allocation in electric distribution system by genetic algorithm,” Electric Power Syst Res., no 31, pp 97–102, 1994 [5] R Billinton and S Jonnavithula, “Optimal switching device placement in radial distribution systems,” IEEE Trans Power Delivery, vol 11, pp.1646–1651, July 1996 [6] G Celli and F Pilo, “Optimal sectionalizing switches allocation in distribution networks,” IEEE Trans Power Delivery, vol 14, pp 1167–1172, July 1999 Tác giả chịu trách nhiệm viết: Họ tên: Nguyễn Hoàng Hội Đơn vị: Trƣờng đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Điện thoại: 0979904807 Email: nguyenhoanghoi1990@gmail.com HVTH: Nguyễn Hoàng Hội MSHV: 1680604 40 Luan van Luan van TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] J S Lawler, J.-S Lai, L D Monteen, J B Patton, and D T Rizy, “Impact of automation on the reliability of the Athens utilities board’s distribution system,” IEEE Trans Power Delivery, vol 4, pp 770–778, Jan 1989 [2] W H Kersting and W H Philips, “Distribution feeder reliability studies,” IEEE Trans Ind Applicat., vol 35, pp 319–323, Mar./Apr 1999 [3] J Luth, “Four rules to help locate protective devices,” Elect World, pp.36–37, Aug 1991 [4] G Levitin, S Mazal-Tov, and D Elmakis, “Optimal sectionalizer allocation in electric distribution system by genetic algorithm,” Electric Power Syst Res., no 31, pp 97–102, 1994 [5] R Billinton and S Jonnavithula, “Optimal switching device placement in radial distribution systems,” IEEE Trans Power Delivery, vol 11, pp.1646–1651, July 1996 [6] G Celli and F Pilo, “Optimal sectionalizing switches allocation in distribution networks,” IEEE Trans Power Delivery, vol 14, pp 1167–1172, July 1999 Tác giả chịu trách nhiệm viết: Họ tên: Nguyễn Hoàng Hội Đơn vị: Trƣờng đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Điện thoại: 0979904807 Email: nguyenhoanghoi1990@gmail.com Luan van Luan van S K L 0 Luan van ... lƣới điện phân phối 37 nút 32 Bảng Vị trí khóa điện chi phí ngừng cung cấp điện ban đầu 34 Bảng Vị trí khóa điện chi phí ngừng cung cấp điện sau xếp lại khóa điện lƣới điện phân phối. .. 2.2 Bài tốn xác định vị trí khóa điện lƣới điện phân phối Chƣơng XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ KHĨA ĐIỆN TRÊN LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐỂ GIẢM CHI PHÍ PHÁT SINH DO NGỪNG CUNG CẤP ĐIỆN ĐẾN KHÁCH HÀNG9 3.1... tiểu chi phí đầu tƣ khóa điện lƣới điện phân phối Khi quy hoạch việc đóng cắt lƣới điện phân phối, kích cỡ, số lƣợng vị trí lắp đặt khóa điện lƣới điện phân phối đƣợc xác định dựa việc ƣớc lƣợng