Nghiên cứu bộ pss nâng cao ổn định hệ thống điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN LÊ HÀ THỦY NGHIÊN CỨU BỘ PSS NÂNG CAO ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN LÊ HÀ THỦY NGHIÊN CỨU BỘ PSS NÂNG CAO ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN Hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2022 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ tên: NGUYỄN LÊ HÀ THỦY Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 17/11/1991 Nơi sinh: Bình Thuận Quê quán: Đồng Nai Hộ thường trú: Xã Hàm Chính, Huyện Hàm Thuận Bắc, Tỉnh Bình Thuận Điện thoại liên hệ: 0368431570 E-mail: nguyenlehathuy1991@gmail.com II Q TRÌNH ĐÀO TẠO: 1.Đại học Hệ đào tạo: quy Thời gian đào tạo: 2012 đến 2014 Nơi đào tạo: Trường Đại Học Sư Phạm kỹ Thuật TP HCM Ngành học: Công nghệ kỹ thuật điện - điện tử Ngày nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: năm 2014 khoa Điện - Điện Tử trường Đại Học Sư Phạm kỹ Thuật TP.HCM 2.Thạc sĩ Hệ đào tạo: quy Thời gian đào tạo: 2018 đến 2020 Nơi đào tạo: Trường Đại Học Sư Phạm kỹ Thuật TP HCM Ngành học: Kỹ thuật điện Ngày nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: Ngày 24/04/2022 khoa ĐiệnĐiện Tử trường Đại Học Sư Phạm kỹ Thuật TP.HCM III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC i Thời gian 2015 - 2017 2017 - 2021 Nơi công tác Công ty TNHH SX TM XD Điện Bích Hạnh Cơng việc đảm nhiệm Nhân viên kỹ thuật Công ty TNHH Powerwell Nhân viên thiết kế Việt Nam Kỹ sư dự án ii HVTH: Nguyễn Lê Hà Thủy GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Jian He, “Adaptive power system stabilizer based on recurrent neural network”, the University of Calgary october 1998 [2] Lã Văn Út (2000), “Phân tích điều khiển ổn định hệ thống điện”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [3] Jan Machowski, Janusz W Bialek and James R Bumby “Power System Dynamics Stability and Control” Reprinted with corrections September 2012 [4] P Kundur (1994), “Power System Stability and Control”, McGraw-Hill Book [5] Lod Tapin, Dr Ram Krishna Mehta “Overview and Literature Survey of Power System Stabilizer In Power Systems”, International Journal of Engineering Research and Development, Volume 10, Issue (June 2014), PP.60-71 [6] Mitsubishi Electric (2010), “Power system stabilizer PSS” [7] ABB Industrie AG, “Impact of excitation system on power system stability” [8] Nguyễn Đức Ninh (2011), “Nghiên cứu thiết kế điều khiển cho thiết bị ổn định hệ thống nguồn công suất PSS”, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, chuyên ngành TĐH, ĐH Kỹ thuật công nghiệp - ĐH Thái Nguyên [9] Tài liệu chuyên đề Vận hành máy phát thuỷ điện (2006) Trường đại học điện lực NXB Lao động - Xã hội Hà Nội [10] Nguyễn Hiền Trung, Nguyễn Như Hiển (2008-2009), “Nghiên cứu ổn định HTĐ (PSSs), thiết bị FACTS điều khiển phối hợp chúng việc tăng cường ổn định dao động HTĐ”, Đề tài NCKH cấp Bộ, mã số B2008-TN02-04 [11] YATHOTOU VA (2008), “Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển kích từ cho máy phát nhà máy thuỷ điện”, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, chuyên ngành HTĐ, ĐH Bách khoa Hà Nội [12] Segal R, Sharma A, Kothari ML “A self-tuning power system stabilizer based on artificial neural network” Int J Electric Power Energy Syst,2004;26(6):423–30 58 HVTH: Nguyễn Lê Hà Thủy GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm [13] El-Razaz ZS, El-Hameed MA “An artificial neural network based power system stabilizer for multi-machine power system” Int Arab J Sci Eng,2001;26(1B):29– 40 [14] Kumar J, Kumar PP, Mahesh A, Shrivastava A “Power system stabilizer based on artificial neural network In: International conference on power and energy systems”, Chennai; 2011 p 1–6 [15] Ardanuy JF, Zufiria PJ “Design and comparison of adaptive power system stabilizers based on neural fuzzy networks and genetic algorithms.” Neurocomputing; 2007;70(16–18):2902–12 [16] El-Razaz ZS, Ali ES “Design of an adaptive PSS using FLC for multi-machine power system” In: Proceedings of the universities power engineering conference 36, UPEC 2001, Swansea, September 12–14, 2001 p.1833–8 [17] Yee SK, Milanovic JV “Fuzzy logic controller for decentralized stabilization of multimachine power systems” IEEE Trans Fuzzy Syst 2008;16 (4):971–81 [18] Rout KC, Panda PC “Power system dynamic stability enhancement of SMIB using fuzzy logic based power system stabilizer” In: Power electronics and instrumentation engineering communications in computer and information science, vol.102;2010.p.10–4 [19] Hussein T, Saad MS, Elshafei AL, Bahgat A “Damping inter-area modes of oscillation using an adaptive fuzzy power system stabilizer” Int J Electric Power Syst Res 2010; 80:1428–36 [20] Megala M, Rajan CCA “Design of fuzzy logic power system stabilizer in multimachine power system” Adv Intell Syst Comput 2014;247:49–57 [21] Alden MJ, Wang X “Robust H1 control of time delayed power systems” Syst Sci Contr Eng: Open Access J 2015;3(1):253–61 [22] Dulau M, Bica D “Design of robust control for single machine infinite bus system” Procedia Technol 2015;19:657–64 59 HVTH: Nguyễn Lê Hà Thủy GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm [23] Mahdiyeh Eslami, Hussain Shareef, Azah Mohamed S P Ghoshal“Tuning of power system stabilizers using particle swarm optimization with passive congregation” [24] Nguyễn Minh Tâm, Nguyễn Thành Tựu “Hiệu chỉnh thông số PSS (power system stabilizer) giải thuật đàn kiến” [25] Nguyễn Minh Tâm, Nguyễn Hoàng Linh.“ Ứng dụng giải thuât PSO để xác định thông số tối ưu cho PSS” [26] Yuan-Yih Hsu, Chao-Rong Chen “Tuning of power system stabilizer using an artificial neuron network” [27] Mohammed Abido “ Simulated annealing based approach to PSS and FACTS based stabilizer tuning” [28] Mohammed Abido Abdel-Magid “A tabu search based approach to power system stability enhancement via excitation and static phase shifter control” [29] Mohammed Abido Abdel-Magid “A genetic based fuzzy logic power system stabilizer for multimachine power systems” [30] Mohammed Abido “Optimal design of power system stabilizers using particle swarm optimization” [31] Y.L Abdel-Magid , M.M Dawoud ”Tuning of power system stabilizers using genetic algorithms” [32] M A Pai and Alex Stankovic “Robust control in power system “tex book USA, Springer Science+Business Media, Inc 2005 [33] Prasertwong K., Mithulananthan N and Thakur D., “Understanding low frequency oscillation in power systems.” [34] Rogers G (2000), “Power System Oscillations, Kluwer, N”orwell, MA [35] IEEE, "IEEE Recommended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies," in IEEE Std 421.5-2005 (Revision of IEEE Std 421.51992), ed: IEEE, 2006, pp 1-85 [36] K R Padiyar, “Power System Dynamics Stability and Control”, BS Publications, 2nd Edition, Hyderabad, India, 2002 60 HVTH: Nguyễn Lê Hà Thủy GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm [37] Hong He ， Fang Liu， Li Li ， Jin-Rong Yang , Lei Su ,Yi Wu, “Study of PID Control System For Ant Colony Algorithm”, Tianjin University of Technology， Tianjin 300191， China [38] Xin-She, Y and Deb, S (2009) “Cuckoo Search via Levy Flights” World Congress on Nature & Biologically Inspired Computing, NaBIC, 210–14 [39] X S Yang, S Deb, “Engineering optimisation by cuckoo search”, International Journal of Mathematical Modelling and Numerical Optimisation (2010) 330–343 [40] Ms.Anuja.S.Joshi, Mr Omkar Kulkarni, Dr Kakandikar G M., Dr Nandedkar V.M “Cuckoo Search Optimization- A Review “ ICAAMM-2016 61 HVTH: Nguyễn Lê Hà Thủy GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm NGHIÊN CỨU BỘ PSS (POWER SYSTEM STABILIZER) NÂNG CAO ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN BẰNG GIẢI THUẬT CUCKOO SEARCH RESEARCH OF POWER SYSTEM STABILIZER SET TO ADVANCE STABILITY POWER SYSTEM USING CUCKOO SEARCH OPTIMIZATION Nguyễn Minh Tâm (1), Nguyễn Lê Hà Thủy (2) (1) Trưởng khoa Điện-Điện tử Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM (2) Học viên cao học ngành Kỹ thuật điện Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM Tóm tắt: Với phát triển hệ thống điện rộng lớn gia tăng phụ tải Sự nâng cao khả ổn định hệ thống điện thu hút nhiều nhà nghiên cứu tìm phương pháp phù hợp để cải thiện ổn định hệ thống điện Bộ ổn định hệ thống điện PSS cho thấy thiết bị hiệu kinh tế để nâng cao ổn định hệ thống điện có dao động nhỏ Vì ổn định hệ thống điện (PSS) sử dụng rộng rãi máy phát để tạo tín hiệu điều khiển bổ sung cho hệ thống kích từ nhằm làm giảm dao động tần số thấp, mở rộng giới hạn truyền tải công suất, cải thiện trạng thái ổn định máy phát nâng cao đặc tính ổn định động hệ thống Trong báo này, giới thiệu giải thuật Cuckoo Search (CSO) ứng dụng giải thuật để tìm thông số tối ưu cho Bộ ổn định hệ thống điện dựa mơ hình SMIB (một máy phát nối với vô hạn) Kết kiểm chứng mô phần mềm Matlab/Simulink Các kết nghiên cứu cho thấy CSO-PSS có nhiều đặc tính đặc biệt ổn định tốt mà PSS thơng thường thiếu Và áp dụng phần cứng thơng thường máy tính Từ khóa: Bộ ổn định hệ thống điện, ổn định động, giải thuật Cuckoo Search Abstract: With the extensive power system development and the increase in load The improvement of the stability of the power system has attracted many researchers to find suitable methods to improve the stability of the power system The Power system stabilizer (PSS) has been proved to be an effective and economical device to improve the stability of the power system in the presence of small fluctuations Therefore Power system stabilizer (PSS) is widely used in generators to generate control signals for additional excitation system to reduce low-frequency vibrations, extending the limited ability to transmit power, improve steady-state of generator and enhanced dynamic stability characteristics of the system In this paper, we will introduce Cuckoo Search optimization and applied this algorithm to find the optimal parameters for Power System Stabilizer based on the model SMIB (single machine infinty bus) The results are verified by simulation software Matlab / Simulink The research results show that the CSO-PSS set has many special characteristics and good stability that the conventional PSS set lacks And which can be applied to the common hardware of the computer Keyvwords: Power system stabilizer, dynamic stability, Cuckoo Search optimization 62 HVTH: Nguyễn Lê Hà Thủy GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm hoá nhà khoa học nước 1.GIỚI THIỆU Các máy phát hệ thống điện áp dụng để thiết kế PSS [8], [9], [10], [11], [12], trang bị điều khiển điện áp đầu cực [13], [14], [15], [16] Các nghiên cứu ứng dụng máy phát (AVR) Để đáp ứng điều kiện vận thuật toán tối ưu hóa để tối ưu hóa tham số hành ln thay đổi hệ thống điện AVR PSS mô hệ thống SMIB (Single phải có độ nhạy cao Tuy nhiên, nhược điểm Machine Infinity Bus) để ổn định dao động tín AVR có độ nhạy cao tạo thành phần moment hiệu nhỏ hệ thống Qua đó, cho ta thấy tính hiệu giảm chấn theo chiều âm điều có tác động áp dụng thuật tốn tối ưu thơng minh bất lợi đến ổn định động hệ thống điện việc hiệu chỉnh tối ưu thông số PSS Khi có thay đổi q trình vận hành, dao động nhỏ dao động tần số thấp Trong báo đề xuất thường kéo dài thời gian dài số phương pháp tối ưu khác dùng giải thuật trường hợp chí cịn làm giảm giới hạn tryền Cuckoo Search (CSO) để hiệu chỉnh tìm thơng số cơng suất [1] Bằng việc bổ sung thêm thành tối ưu cho PSS phần vector mô men pha với sai lệch tốc độ MƠ HÌNH TÍN HIỆU NHỎ CỦA HỆ MÁY Δω khắc phục nhược điểm AVR, PHÁT KẾT NỐI VỚI HỆ THỐNG ĐIỆN thành phần mơ men PSS tạo Trong hình 1, Vt Eb tương ứng điện áp nên Bộ PSS thiết kế để tạo tín hiệu đầu cực máy phát vô hạn XT, XL, điều khiển bổ sung cho hệ thống kích từ để làm XTH điện kháng máy biến áp, điện kháng giảm dao động tần số thấp đường dây điện kháng Thevenin nối máy Bộ ổn định hệ thống điện thông thường phát vô hạn (CPSS) sử dụng rộng rãi thiết kế dựa lý thuyết bù pha xem bù sớm - trễ Để có PSS cung cấp mơ men giảm chấn tốt điều kiện hoạt động rộng, thông số cần hiệu chỉnh để đáp ứng tốt với tất loại dao động, mà công việc tốn nhiều thời gian Trong năm gần PSS thiết kế Hình Hệ thống điện máy phát nối với dựa kỹ thuật trí tuệ nhân tạo đề xuất để vơ hạn 2.1 MƠ HÌNH MÁY PHÁT ĐIỆN NỐI LƯỚI giải nhược điểm tồn PSS truyền thống Thiết kế PSS dựa mạng nơ ron Trong phương trình biểu diễn động học nhân tạo (ANN) đề xuất [2-3] Cách tiếp cận máy điện đồng bộ, người ta hay biểu diễn khác điều khiển logic mờ (FLC) thu hút hệ tọa độ dq0 Các phương trình động học máy phát nhiều ý ứng dụng điều khiển [4- điện hệ trục tọa độ trục q [19]: 5] Điều khiển bền vững 𝐻 [6] H2 [7] sử dụng để thiết kế PSS Và thuật toán tối ưu 63 HVTH: Nguyễn Lê Hà Thủy GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm - Phương trình góc cơng suất máy phát điện 𝑑𝛿 = 𝜔 (𝑆 − 𝑆 𝑑𝑡 ) 𝑇 =𝐸 𝑖 +𝐸 𝑖 + 𝑥 −𝑥 𝑖 𝑖 - Phương trình tính điện áp trục q máy phát (1) Trong đó:  Δ: Góc Rotor máy phát đơn vị radian  ωB: Tốc độ Rotor đơn vị rad/sec  Sm: Tốc độ Rotor đơn vị p.u  Smo: Tốc độ Rotor ban đầu đơn vị p.u (6) 𝑣 = −𝑥 𝑖 + 𝐸 𝑐𝑜𝑠𝛿 (7) 𝐸 +𝑥 𝑖 =𝑣 𝑣 = 𝑥 𝑖 + 𝐸 𝑠𝑖𝑛𝛿 (8) (9) - Phương trình tính dịng điện trục d máy phát )+𝑇 −𝑇 ] (2) 𝑖 = Trong đó: (10) - Phương trình tính dịng điện trục q máy  H: Hệ số quán tính  D: Hệ số giảm chấn  Tm: Công suất cấp vào đơn vị p.u  Te (hay Pe): Công suất điện phát đơn vị phát 𝑖 = Bộ PSS theo tiêu chuẩn IEEE 421.5 dùng để khảo sát nghiên cứu có cấu trúc - Phương trình suất điện động độ trục q hình [17] máy phát điện −𝐸 + (𝑥 − 𝑥 )𝑖 + 𝐸 (11) 2.2 CẤU TRÚC CỦA BỘ PSS p.u = 𝐸 +𝑥 𝑖 =𝑣 - Phương trình tính điện áp trục d máy phát - Phương trình độ lệch tốc 𝑑𝑆 [−𝐷(𝑆 − 𝑆 = 𝑑𝑡 2𝐻 (5) (3) Trong đó:  Efd: Điện áp hệ thống kích từ đơn vị p.u  xd: Điện kháng đồng dọc trục d đơn vị Hình Sơ đồ khối PSS1A p.u  x'd: Điện kháng độ dọc trục d đơn vị p.u  xq: Điện kháng đồng trục q đơn vị p.u  x'q: Điện kháng độ trục q đơn vị p.u Trong đó: - Phương trình tính suất điện động q độ trục d (E’d) = −𝐸 + 𝑥 − 𝑥 𝑖 VSI: Ngõ vào PSS1A  T6: Hằng số thời gian chuyển đổi  T5: Hằng số lọc thông cao  Ks: Hệ số khếch đại  A1, A2: Hệ số cho phép số tần số nhỏ tác (4) động lọc xoắn tần số cao Trong đó:    T'qo: Hằng số thời gian hở mạch trục q đơn T1, T2, T3, T4: Các số hai khối bù lead-lag vị giây  - Phương trình cơng suất đầu cực máy VST: Giới hạn ngõ PSS1A THUẬT TỐN CUCKOO SEARCH HIỆU phát CHỈNH THƠNG SỐ BỘ PSS 64 HVTH: Nguyễn Lê Hà Thủy GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Hai nhà toán học Xin-She Yang Suash Deb đưa thuật toán Cuckoo Search (CS) phát triển năm 2009 [20] Thuật toán CS lấy cảm hứng từ hành vi loài chim Cuckoo kết hợp với đặc tính phân phối Lévy Flight 3.1 THUẬT TỐN CUCKOO SEARCH Thuật toán Cuckoo Search dựa theo hành vi chim Cuckoo đặc tính Lévy Flight [20] Trong trình nghiên cứu, thuật tốn dựa theo ba quy luật phát biểu sau: - Mỗi chim Cuckoo đẻ trứng Hình Lưu đồ thuật tốn tìm kiếm Cuckoo thời điểm vào tổ ngẫu nhiên loài chim Sau tạo giải pháp xi(t +1) cho khác Số tổ loài chim khác giữ cố định Cuckoo i, phân phối Lévy Flight sử dụng Trong đó, trứng chim Cuckoo xem theo công thức sau giải pháp cho toán cần tối ưu - Tổ chim có trứng tốt sẽ (12) trì qua hệ Trong đó: α > quy mô bước liên quan - Số lượng tổ chim cố định chim bố đến quy mô vấn đề quan tâm Trong hầu hết mẹ phát trứng lạ tổ trường hợp, sử dụng α = Phương với xác suất Pa ∈ [0, 1] Trong trường hợp này, trình gọi phương trình ngẫu nhiên cho loại bỏ trứng lạ khỏi tổ bỏ tổ xây bước ngẫu nhiên Nói chung, bước ngẫu tổ vị trí (Yang 2009) nhiên chuỗi Markov có trạng thái / vị trí phụ thuộc vào vị trí Tích ⊕ có nghĩa phép nhân đầu vào Lévy Flight cung cấp bước ngẫu nhiên độ dài bước ngẫu nhiên rút từ phân phối Lévy Hình Biểu diễn giải pháp tổ thuật tốn tìm Lévy~ u = t kiếm Cuckoo [22] , (1 < β < 3) (13) Trong đó: t độ dài bước lấy từ phân phối Lévy, phân phối Lévy thay đổi vơ hạn CS nhìn qua gần giống với GA PSO, nhiên CS dựa theo bước ngẫu nhiên với phân phối Lévy tập trung phía sau CS có tham số điều chỉnh Do thuật tốn đơn giản nhiều, hứa hẹn thời gian tìm lời giải nhanh chóng Mặt khác, tổ đại diện cho tập giải pháp nên CS mở rộng 65 HVTH: Nguyễn Lê Hà Thủy GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Mantegna, giải pháp tính sau: 3.2 HIỆU CHỈNH THÔNG SỐ BỘ PSS BẰNG THUẬT TỐN CUCKOO SEARCH Trong giải thuật CS tổ chứa tham số Kp, Ki, Kd, Kdd, Ka PSS Từ ta 𝑋 = 𝑋 + 𝑠𝑡𝑒𝑝𝑠𝑖𝑧𝑒 × 𝑟𝑎𝑛𝑑𝑛 𝑠𝑖𝑧𝑒 𝑋∑ (14) 𝑠𝑡𝑒𝑝𝑠𝑖𝑧𝑒 = 0.01 × 𝑠𝑡𝑒𝑝 × 𝑋∑ − 𝑔𝑋 (15) Độ dài bước tính: 𝑢 𝑠𝑡𝑒𝑝 = [𝑣] / có lưu đồ giải thuật Cuckoo Search để chọn tham số tối ưu cho PSS (16) Trong đó: 𝑢~𝑁(0 𝜎 (𝛽)) , 𝑣~𝑁(0, 𝜎 (𝛽)) xác định: 𝜎 (𝛽) = ( )× (17) × × 𝜎 (𝛽) = (18) Với β hệ số phân phối nằm khoảng (1 ≤ β ≤ 2) Γ(.) hàm phân phối gamma Trường hợp chim tổ chủ phát trứng lạ phép ngẫu nhiên Quá trình chim tổ chủ phát trứng lạ với xác xuất nhỏ pa tạo giải pháp cho toán theo phân phối Lévy Giải pháp xác định sau: Hình Lưu đồ giải thuật hệ thống điều khiển CSO-PSS 𝑋 = 𝑔𝑋 + 𝑘 × 𝑠𝑡𝑒𝑝𝑠𝑖𝑧𝑒 (19) Khởi tạo: Trong phương pháp CSA, Trong đó: k hệ số cập nhật xác định tổ tượng trưng cho giải pháp tạo dựa xác xuất (pa) chim tổ chủ phát cách ngẫu nhiên trình khởi tạo [18, trứng lạ tổ 20, 21] 𝑘= Với n số tổ chủ ban đầu, 𝑋 = (20) Và stepsize tính theo: [𝑡 = 0, 𝑖 = 1, 𝑛] trứng tạo cách ngẫu nhiên 𝑋 = [𝑥 , , 𝑥 𝑖𝑓 𝑟𝑎𝑛𝑑(𝑠𝑖𝑧𝑒(𝑋∑ ) > 𝑝𝑎 𝑜𝑟𝑡ℎ𝑒𝑟𝑤𝑖𝑠𝑒 𝑠𝑡𝑒𝑝𝑠𝑖𝑧𝑒 = 𝑟𝑎𝑛𝑑 × [𝑋 ] nd số − 𝑋 ] (21) Trong đó: lượng biến, xi1 trứng, t=(0,1 N) số lượng giải pháp tạo ra, giải pháp tương ứng 𝑋 = 𝑋(𝑟𝑎𝑛𝑑𝑝𝑒𝑟𝑚(𝑛), : ) (22) có Xi Xj 𝑋 = 𝑋(𝑟𝑎𝑛𝑑𝑝𝑒𝑟𝑚(𝑛), : ) (23) Tạo giải pháp (ứng với trứng Trong đó: rand hệ số phân phối ngẫu Cuckoo) Xj phép Lévy Flight Giải pháp nhiên đoạn [0,1] Xn1 Xn2 phân phối đảo tạo dựa giải pháp cũ (giải pháp lộn (xáo trộn ngẫu nhiên) vị trí n tổ Giải thuật dừng chạy đủ số cho tốt trước đó) sau đánh giá chất lần lặp cài đặt ban đầu lượng bằng hàm chất lượng Fj Cách thực phân phối Lévy Flight ta sử dụng thuật toán 66 HVTH: Nguyễn Lê Hà Thủy GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm T5 = 5.7049, T6= 0.0069 ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT CSO HIỆU CHỈNH THÔNG SỐ BỘ PSS NÂNG CAO d) Cấu trúc hệ thống kích từ: hệ thống kích từ tĩnh ĐỘ ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN KA = 400, TA =0.025, Efdmax =0.6, Efdmim = -0.6 4.1 CẤU TRÚC HỆ THỐNG NGHIÊN CỨU Cho hệ thống với máy phát điện nối e) Các thông số sử dụng để mô phỏng: Tất vào vô hạn thông qua đường dây thông số điện trở, điện cảm, đơn vị p.u Thời truyền tải gian tính giây Để tiến hành mơ cho hệ thống nghiên cứu ta tiến hành mô tả sơ đồ tổng quan khối hệ thống phần mềm Matlab hình Hình Mơ hình máy phát nối vào hệ thống truyền tải Tín hiệu độ lệch tốc độ Δω từ đầu cực máy phát đưa vào PSS, mô ba trạng thái thông qua chuyển đổi mạch (Switch) để so sánh kết ổn định là: - Trạng thái 1: Có CSO - PSS - Trạng thái 2: Có PSS thơng thường Hình Mơ hình mơ liên kết với thuật toán Sau chạy thuật toán tìm (CPSS) - thơng số CSO-PSS bảng 5.1 Trạng thái 3: Khơng có PSS (OPEN) Bảng 1: Thông số CSO-PSS cần hiệu chỉnh Thông số Hệ thống máy phát, đường dây chạy Matlab – Simulink Kp Ki Kd Kdd Ka a) Máy phát: 3.0786 0.6538 0.0855 1.9987 2.9893 Generator: H=3.542, D = 0, Xd=1.7572, Xq=1.5845, 4.2 MÔ PHỎNG MATLAB X’d=0.4245, X’q=1.04, T’do=6.66, T’qo=0.44, Ra=0, Trường hợp 1: Khi mang tải xảy Pe=0.6, f =50hz ngắn mạch đường dây gần đầu cực máy b) Lưới truyền tải: phát điện R=0, Xe=0.68, Khi mang tải 0.6 (pu), điện kháng hệ G=0, B=0 thống xe= 0.68 (pu) xảy ngắn mạch đầu c) Cấu trúc CPSS IEEE theo chuẩn 421.5 cực máy phát thời gian t = giây điện lúc Bỏ qua khâu lọc xoắn: điện kháng xe = sau thời gian 0.1s cố loại trừ hệ thống trở lại hoạt động bình thường KPSS = 0.0403, T1 = T3= 0.7827, T2 = T4 = 0.0651, 67 HVTH: Nguyễn Lê Hà Thủy GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm PSS, có CPSS, CSO-PSS) Hình Mơ Matlab trường hợp ngắn mạch đầu Hình 11 So sánh góc cơng suất xảy ngắn mạch cực máy phát đầu cực máy phát trường hợp (khơng có PSS, có CPSS, CSO-PSS) Sự đáp ứng ổn định công suất điện Pe, độ Nhận xét: từ kết mô cho lệch tốc độ Rotor góc cơng suất Delta thể thấy ổn định CSO-PSS làm cho công suất điện hình 9, 10, 11 bên Pe, độ lệch tốc độ Rotor góc cơng suất Delta dao động có biên độ nhỏ hơn, thời gian ổn định ngắn hơn, cải thiện trạng thái ổn định máy phát, nâng cao đặc tính ổn định hệ thống điện Trường hợp 2: Tải thay đổi đột ngột Tải thay đổi đột ngột công suất máy phát từ 0.6 (pu) xuống 0.3(pu) trở ổn định 0.5(pu) Hình So sánh cơng suất điện xảy ngắn mạch đầu cực máy phát trường hợp (khơng có PSS, có CPSS, CSO-PSS) Hình 12 Mơ Matlab trường hợp tải thay đổi đột ngột Hình 10 So sánh độ lệch tốc độ Rotor xảy ngắn Sự đáp ứng ổn định công suất điện Pe, độ mạch đầu cực máy phát trường hợp (khơng có lệch tốc độ Rotor góc cơng suất Delta thể 68 HVTH: Nguyễn Lê Hà Thủy GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm hình 13, 14, 15 bên Nhận xét: từ kết mô cho thấy ổn định CSO-PSS làm cho công suất điện Pe, độ lệch tốc độ Rotor góc cơng suất Delta dao động có biên độ nhỏ hơn, thời gian ổn định ngắn hơn, cải thiện trạng thái ổn định máy phát, nâng cao đặc tính ổn định hệ thống điện 5.KẾT LUẬN Sự hoạt động CSO-PSS nghiên Hình 13 So sánh cơng suất điện xảy tải thay đổi cứu hệ thống máy phát, mô đột ngột trường hợp (khơng có PSS, có CPSS, máy tính theo điều kiện vận hành khác CSO-PSS) chẳng hạn tải nhẹ, tải nặng, nhiễu loạn khác thay đổi công suất đầu vào, ngắn mạch pha kiểm tra, điều kiện khoảng thời gian, tất trường hợp nghiên cứu so sánh với PSS thông thường Kết mô cho thấy CSOPSS đáp ứng tất các dao động hệ thống điện theo điều kiện vận hành khác cải thiện đáng kể ổn định hệ thống điện Hình 14 So sánh độ lệch tốc độ Rotor xảy tải thay đổi đột ngột trường hợp (khơng có PSS, có CPSS, CSO-PSS) Hình 15 So sánh góc cơng suất xảy tải thay đổi đột ngột trường hợp (khơng có PSS, có CPSS, CSO-PSS) 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lã Văn Út (2000), “Phân tích điều khiển ổn định hệ thống điện”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [2] Segal R, Sharma A, Kothari ML “A self-tuning power system stabilizer based on artificial neural network” Int J Electric Power Energy Syst,2004;26(6):423–30 [3] Kumar J, Kumar PP, Mahesh A, Shrivastava A “Power system stabilizer based on artificial neural network In: International conference on power and energy systems”, Chennai; 2011 p 1–6 [4] Ardanuy JF, Zufiria PJ “Design and comparison of adaptive power system stabilizers based on neural fuzzy networks and genetic algorithms.” Neurocomputing; 2007;70(16–18):2902–12 [5] Megala M, Rajan CCA “Design of fuzzy logic power system stabilizer in multimachine power system” Adv Intell Syst Comput 2014;247:49–57 [6] Alden MJ, Wang X “Robust H1 control of time delayed power systems” Syst Sci Contr Eng: Open Access J 2015;3(1):253–61 [7] Dulau M, Bica D “Design of robust control for single machine infinite bus system” Procedia Technol 2015;19:657–64 [8] Mahdiyeh Eslami, Hussain Shareef, Azah Mohamed S P Ghoshal“Tuning of power system stabilizers using particle swarm optimization with passive congregation” [9] Nguyễn Minh Tâm, Nguyễn Thành Tựu “Hiệu chỉnh thông số PSS (power system stabilizer) giải thuật đàn kiến” [10] Nguyễn Minh Tâm, Nguyễn Hoàng Linh.“ Ứng dụng giải thuât PSO để xác định thông số tối ưu cho PSS” [11] Yuan-Yih Hsu, Chao-Rong Chen “Tuning of power system stabilizer using an artificial neuron network” [12] Mohammed Abido “ Simulated annealing based approach to PSS and FACTS based stabilizer tuning” [13] Mohammed Abido Abdel-Magid “A tabu search based approach to power system stability enhancement via excitation and static phase shifter control” [14] Mohammed Abido Abdel-Magid “A genetic based fuzzy logic power system stabilizer for multimachine power systems” [15] Mohammed Abido “Optimal design of power system stabilizers using particle swarm optimization” [16] Y.L Abdel-Magid , M.M Dawoud ”Tuning of power system stabilizers using genetic algorithms” [17] IEEE, "IEEE Recommended Practice for Excitation System Models for Power System Stability Studies," in IEEE Std 421.5-2005 (Revision of IEEE Std 421.5-1992), ed: IEEE, 2006, pp 1-85 [18] K R Padiyar, “Power System Dynamics Stability and Control”, BS Publications, 2nd Edition, Hyderabad, India, 2002 [19] Hong He ， Fang Liu， Li Li ， Jin-Rong Yang , Lei Su ,Yi Wu, “Study of PID Control System For Ant Colony Algorithm”, Tianjin University of Technology， Tianjin 300191， China [20] Xin-She, Y and Deb, S (2009) “Cuckoo Search via Levy Flights” World Congress on Nature & Biologically Inspired Computing, NaBIC, 210–14 [21] X S Yang, S Deb, “Engineering optimisation by cuckoo search”, International Journal of Mathematical Modelling and Numerical Optimisation (2010) 330–343 [22] Ms.Anuja.S.Joshi, Mr Omkar Kulkarni, Dr Kakandikar G M., Dr Nandedkar V.M “Cuckoo Search Optimization- A Review “ ICAAMM-2016 S K L 0 ... để nâng cao ổn định Vì ? ?Nghiên Cứu Bộ PSS Nâng Cao Ổn Định Hệ Thống Điện? ?? đề tài thực cho luận văn tốt nghiệp nhầm giải vấn đề nêu 1.2 Giới thiệu cấu trúc ổn định hệ thống điện 1.2.1 Cấu trúc hệ. .. vi nghiên cứu 1.7.1 Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu quy trình xây dựng tốn ? ?Nghiên Cứu Bộ PSS Nâng Cao Ổn Định Hệ Thống Điện? ?? ứng dụng thuật toán tối ưu “Cuckoo Search Optimization” để xác định. .. VAI TRỊ BỘ ỔN ĐỊNH CƠNG SUẤT (PSS) TRONG VIỆC ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN KHI XẢY RA DAO ĐỘNG GĨC TẢI (DAO ĐỘNG CƠNG SUẤT) 2.1 Lý thuyết ổn định công suất hệ thống điện 2.1.1 Khái niệm Bộ ổn định công