Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán

Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.Đề xuất hệ thống bảo vệ cho lưới điện phân phối thông minh có xem xét đến sự tích hợp của những nguồn năng lượng phân tán.

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam kết công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình nàokhác Tôi xin cam kết giúp đỡ cho việc thực luận án cảm ơn đầy đủ thơng tin trích dẫn sử dụng luận án rõ nguồn gốc Nghiên cứu sinh thực Lê Duy Phúc LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn ThầyPGS.TS NGÔ CAO CƯỜNGvà ThầyTS BÙI MINH DƯƠNGđã tận tình hướng dẫn tơi thực luận án Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, toàn thể Quý Thầy Cơ Trường Đại học Cơng nghệ TP Hồ Chí Minh giảng dạy, hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi, môi trường học tập nghiên cứu tốt cho Xin chân thành cảm ơnLãnh đạo Tổng công ty,Lãnh đạo Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Tp.HCMvà đồng nghiệpThS Nguyễn Thanh Hoan, ThS ĐoànNgọc Minh, ThS Huỳnh Công Phúc, ThS Phạm Anh Duy, ThS Nguyễn Trung Tuấn, KS Trần Nguyên Khang, KS Nguyễn Thị Bích Tuyền, KS Huỳnh Tiến Đạt, KS Nguyễn Thị Huyền Trang KS Châu Minh Tiếnđã động viên, hỗ trợ suốt thời gian học tập nghiêncứu Trân trọng./ Nghiên cứu sinh Lê Duy Phúc CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM Cán hướng dẫn khoa học: Cán hướng dẫn khoa học 01 Cán hướng dẫn khoa học 02 PGS TS Ngô Cao Cường TS Bùi Minh Dương Luận ánđượcbáocáo tạiTrường Đại học Công nghệTP.HCMngày21tháng01 năm2021 Thành phần Hội đồng đánh giá luận án gồm: TT Họ tên GS.TS Lê Kim Hùng PGS.TS Ngô Văn Dưỡng PGS.TS Võ Ngọc Điều PGS.TS Trương Đình Nhơn PGS.TS Huỳnh Châu Duy PGS.TS Ngơ Cao Cường PGS.TS Nguyễn Thanh Phương Chức danh Hội đồng Chủ tịch Ủy viên Ủy viên Ủy viên Ủy viên Ủy viên Ủy viên, Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận án sau báo cáo sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận án GS TS Lê Kim Hùng TÓM TẮT Hệ thống bảo vệ lưới điện phân phối (LĐPP) đóng vai trị vơ quan trọng việc ngăn chặn dịng điện cố đổ vị trí ngắn mạch Hệ thống bảo vệ không giảm thiểu thiệt hại tài sản, an tồn cho tính mạng người mà cịn góp phần đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện Ngày nay, phát minh công nghệ nguồn điện phân tán (Distributed Generator – DG) ngày dẫn đến nhiều thay đổi việc vận hành bảo vệ hệ thống điện Điểm mạnh loại cơng nghệ nguồnDGhiệnnaychínhlàtậndụngđượcnguồnđiệnnăngchuyểnhóatừngun/nhiên liệu để cung cấp cho phụ tải chi phí vận hành tiết kiệm so với nguồn điện truyền thống Hơn nữa, nguồn DG hoạt động nguồn điện dự phòng, hỗ trợ khả khôi phục cung cấp điện LĐPP gặp cố Mặc dù vậy, diện nguồn DG gây thách thức định liên quan đến vấn đề vận hành bảo vệ hệ thống điện, chẳng hạn như: i) phối hợp bảo vệ thiết bị, ii) thay đổi trạng thái vận hành đặc tính hoạt động nguồn DG (sự gián đoạn công suất phát ngõ ảnh hưởng điều kiện thời tiết, đặc tính Peer-to-Peer – P2P đặc tính Plugand-Play –P&P) Từ nhận định trên, việc đề xuất hệ thống bảo vệ cho LĐPP có xem xét đến đặc tính vận hành khác nguồn DG cấp thiết tác giả tập trung nghiên cứu luận án Chi tiết hơn, phương pháp phát hiện, định vị, cách ly cố khôi phục cung cấp điện (gọi tắt Fault Detection, Location, Isolation and Service Restoration – FLISR) cho LĐPP chưa tích hợp có tích hợp nguồn DG/Microgrid (MG) phát triển đánh giá tính hiệu Song song đó, việc cải tiến phương pháp phân tích ngắn mạch truyền thống để thích nghi với đặc tính vận hành nguồn DG điểm luận án này, nhằm cải thiện việc điều phối thiết bị bảo vệ (TBBV) LĐPP thông qua khoảng giá trị tin cậy tốt điện áp nút Nhờ vào việc sử dụng relay bảo vệ kỹ thuật số TBBV thông minh khác, phương án FLISR không đề xuất bước thực cách ly cố khôi phục cung cấp điện mà cách thức nâng cao độ tin cậy hệ thống thông qua khả điều phối TBBV nêut r ê n ABSTRACT Protection system plays an important role in preventing high fault current feeding to the fault location on a distribution network (DN) It not only reduces damages of electrical elements, human safety but also enhances DN’s power reliability Nowadays, the developement and penetration of distributed generators (DGs) have led to major changes in DN’s operation and protection behaviors DGs can inject power to DN by converting renewable energy so that save operation cost and reduce fossil fuel more than utility grid Moreover, DG also can work as an auxillarysourcewhenfaultisoccuredonDN.Despiteofmanybenefitsofintegrating DGs to DN, they also significantly impacts to the operation and protection system of DN, such as: i) mis-coordination of protective overcurrent relays or ii) sudden changes of power output due to weather conditions (P2P and P&P operation characteristics) From the above assumptions, a novel protection scheme for DN considering the different operation characteristics of DG is necessary In this doctoral thesis, the author will focus on developing methodologies and approaches to achieve fast fault detection, fault location, fault isolation and post-fault service restoration, accurated fault-current calculation and adaptive protection coordination when fault is happened on DN Firstly, FLISR approaches for non-DG and DG-integrated DN are proposed Then, the traditional fault-current calculation will be developed to adapt the two operation characteristics of DG by determining the confidence intervals of busvoltages on DN Finally, thanks to adaptive and scalable abilities of the digital distribution relays (DDRs) and other intelligent protective devices (IEDs) installed on DN, the ISR plan, which not only contains isolation and service restoration switching steps but also proposes overcurrent protection coordination plans, will be implemented to isolate the fault segment, restore power to the interrupted customers and efficiently enhance the sensitivity and selectivity of the overcurrent protective relays MỤC LỤC LỜICAMĐOAN .i LỜICẢMƠN ii TÓMTẮT iv DANHSÁCHHÌNH xi DANHSÁCHBẢNG xiii DANH MỤC TỪVIẾT TẮT xv DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃC Ơ N G BỐ CHƯƠNG 1:GIỚITHIỆU 1.1 Lý lựa chọnđ ề tài 1.2 Mục tiêu đối tượngn g h i ê n cứu 1.2.1 Mục tiêunghiêncứu .4 1.2.2 Đối tượngnghiêncứu 1.3 Nội dung nghiên cứu vàg i i hạn 1.3.1 Phạm vi nội dungn g h i ê n cứu 1.3.2 Giới hạnnghiêncứu .7 1.4 Phương pháp nghiên cứu vàt h ự c .7 1.5 Đóng góp củal u ậ n án 1.6 Giá trịthựctiễn 10 1.7 Cấu trúc củal u ậ n án 11 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BẢO VỆ CHO LĐPP CĨ XÉT ĐẾN SỰ TÍCH HỢPNGUỒNDG/MG 12 2.1 TổngquanvềphươngphápFLISRchoLĐPPtruyềnthống 12 2.1.1 Giới thiệu hệ thống quản lý vậnhànhLĐPP .12 2.1.2 Nhữngnghiêncứuhiệnnayvềphươngpháppháthiệnsựcố,địnhvịvàcáchlysựcố .14 2.1.3 Nhữngnghiêncứuhiệnnayvềphươngphápkhôiphụccungcấpđiện 18 2.1.4 NhậnxétvềphươngphápFLISRchoLĐPPtruyềnthống 21 2.2 TổngquanvềphươngphápFLISRchoLĐPPcótíchhợpnguồnDG/MG 22 2.2.1 Phân biệt LĐPP có DG lướiđiệnMicrogrid 22 2.2.2 LướiđiệnMicrogridcótíchhợpnguồnPVS-BESSđiểnhình 23 2.2.3 SựảnhhưởngcủanguồnDGđếnhoạtđộngcủaLĐPP 25 2.2.3.1 Trong vấn đề phát hiện, định vị vàcách ly sựcố 25 2.2.3.2 Trong vấn đề khôi phục cungc ấ p điện 29 2.2.3.3 Trong vấn đề điều phối hệ thống bảovệ 32 2.2.4 NhậnxétvềphươngphápFLISRchoLĐPPcótíchhợpnguồnDG/MG 34 2.3 Tổng quan phương pháp phân tích ngắn mạch cho LĐPP cótíchhợpnguồnDG 37 2.4 Tổng quan hệ thống bảo vệ phương pháp điều phối bảo vệ cho LĐPP có tích hợpnguồnDG/MG 50 2.4.1 Phương pháp phối hợp bảo vệ dựa vàothờigian .50 2.4.2 Phương pháp phối hợp bảo vệ thông qua hỗ trợ hệ thống mạng truyềndẫnthôngtin 52 2.4.3 Các phương pháp phối hợp bảo vệkhác 54 2.4.3.1Phươngphápbảovệdựatrênngunlýqdịngvàcácthànhphầnthứtự54 2.4.3.2 Phươngphápthiếtlậphệthốngbảovệtựthíchnghi 55 2.4.3.3 Phương pháp bảo vệ dựa vào giá trị điện áp, giá trị tổng dẫn so lệch dòngđiện .57 2.4.4 Nhận xét phương pháp điều phối bảo vệ cho LĐPP có tích hợp nguồnDG/MG .59 2.5 Kếtluận 60 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP FLISR ĐỀ XUẤT CHO LĐPP CÓ TÍCH HỢP NGUỒNDG/MG 63 3.1 PhươngphápFLISRđềxuấtchoLĐPPcótíchhợpnguồnDG/MG 63 3.1.1 KiếntrúccủahệthốngSCADA/DMSđềxuấtđểpháttriểnphươngphápFLISR .63 3.1.1.1 Kiến trúc hệt h ố n g SCADA/DMS 63 3.1.1.2 Bộ cơng cụ xử lý tính chất kết nối vềđiệnNTP 65 3.1.2 Phương pháp phát hiệns ự cố .67 3.1.3 Phương pháp định vị phân đoạns ự cố .69 3.1.4 Phương pháp cách lys ự cố 72 3.1.5 Phương pháp khôi phục cungc ấ p điện .73 3.1.6 PhươngphápphântíchtràolưucơngsuấtdànhchocácphươngánISR .75 3.1.7 Mơ hình nguồn DG/MG tích hợpvàoLĐPP .76 3.1.8 PhươngphápFLISRtổngthểdànhchoLĐPPcótíchhợpnguồnDG/MG 79 3.2 KếtquảthựcnghiệmvàmôphỏngcủaphươngphápFLISRđềxuấtchoLĐPPtruyền thống 81 3.3 Kết mô phương pháp FLISR đề xuất cho LĐPP tích hợp nguồn DG/MG 81 3.4 Kếtluận 81 CHƯƠNG 4:PHƯƠNGPHÁPPHÂNTÍCHNGẮNMẠCHCẢI TIẾNVÀĐIỀU PHỐIBẢO VỆQDỊNGDÀNHCHOLĐPPTÍCHHỢPNGUỒNDG/MG 83 4.1 Phương pháp xác định khoảng giá trị tin cậy dịng điện ngắn mạch LĐPP tích hợpnguồnDG/MG 83 4.1.1 Dựavàoviệcxácđịnhkhoảnggiátrịtincậycủađiệnápnút 85 4.1.1.1 Phương pháp xử lý dữl i ệ u gốc .85 4.1.1.2 Phântíchchuỗisolệchdữliệuđiệnápnúttrêncơsởngàytiếptheo .86 4.1.1.3 Phương pháp lọc dữl i ệ u gốc 87 4.1.1.4 Phương pháp dự báo khoảng giá trị tin cậy điện áp nút dựa vào mô hìnhSVM mơh ì n h LSTM-RNN 89 4.1.1.4.1 Mơ hình dựbáo SVM 89 4.1.1.4.2 Mơ hình dựb o LSTM-RNN 91 4.1.2 Dựa vào việc xác định khoảng giá trị tin cậy dòng điện phụ tải tuyến dâytrênLĐPP 92 4.1.2.1 Giải thuật LPCIđ ề xuất 92 4.1.2.2 Mơ hình dựb o ANN .95 4.2 PhươngphápxácđịnhdịngđiệnngắnmạchquansátbởinhữngTBBV 97 4.2.1 PhươngpháptínhtốngiátrịdịngđiệnsựcốđónggóptừnguồnlướiIfault_grid .98 4.2.2 Phương pháp tính tốn hệ số ảnh hưởng dòng điện cố từ nguồn DG đếnTBBV 99 4.2.3Phươngphápxácđịnhtổngdịngđiệnsựcốquansátbởicácthiếtbịbảovệ102 4.3 PhươngphápđiềuphốibảovệđềxuấtchoLĐPPtíchhợpnguồnDG/MG .105 4.3.1 MơhìnhhaiđườngđặctuyếnbảovệcủaTBBVOC/DOC 107 4.3.2 Các giải thuật tìmk i ế m meta-heuristic 109 4.3.2.1 Giải thuật tìmk i ế m GSA .109 4.3.2.2 Giải thuật tìm kiếm PSO kếth ợ p GSA 111 4.3.2.3 Giải thuật tìmk i ế m GA 114 4.3.3 Hàm mục tiêu điều kiệnràngbuộc 116 4.3.4 Giải thuật điều phối bảo vệ OCPCO đềxuất 117 4.4 Kết mơ LĐPP tích hợpnguồnDG/MG 118 4.5 Kết điều phối trị số chỉnh định TBBV OC/DOC LĐPP truyền thống LĐPP tích hợpn g u n DG/MG 118 4.6 Kếtluận 118 CHƯƠNG 5: ĐỀ XUẤT HỆ THỐNG BẢO VỆ CHO LĐPP TÍCH HỢP NGUỒN DG/MG 120 5.1 Cấu trúc TBBV cho LĐPPcóDG/MG .120 5.1.1 Mơ hình DDR đề xuất chom ộ t TBBV .120 5.1.2 Các chức bảo vệ mơhìnhDDR .121 5.1.2.1 ChứcnăngbảovệF50/51P,F50/F51GvàF46BCcủaDDR 121 5.1.2.2 Chức bảo vệ F50/51P, F50/F51G F46BC DDR dành chorecloser 126 5.1.2.3 Chức bảo vệ F50/51P, F50/F51G F46BC DDR dành cho thiết bịchỉ báo cố tích hợp trongc c LBS 130 5.2 Mơ hình hệ thống SCADA/DMS đề xuất cho hệ thống bảo vệ LĐPP có tích hợp nguồnDG/MG .134 5.2.1 MơhìnhhệthốngSupervisoryControlandDataAcquisition–SCADA 134 5.2.2 Mơ hình hệ thống Distribution Management System–DMS 136 5.2.3 MơhìnhhệthốngDispatchingOperatorTrainingSystem–DOTS 138 5.3 Chương trình dự báo khoảng giá trị tin cậy để phân tích ngắn mạch LĐPP có tích hợpnguồnDG/MG 140 5.4 Chương trình điều phối bảo vệ OCPCO đề xuất cho LĐPP có tích hợp nguồn DG/MG 141 5.5 Kếtluận 143 CHƯƠNG 6:KẾTLUẬN .144 6.1 Kết quảđạtđược 144 6.2 Hướngphát triển .147 TÀI LIỆUTHAMKHẢO .149 Phụ lục 1A Phụ lục 1B.Những kết thực nghiệm mô FLISR LĐPP khơng có DG/MG Phụ lục 2A Phụ lục 2B.Những kết mô FLISR LĐPP có DG/MGPhụ lục 3A Phụ lục 3B.Những kết phân tích ngắn mạch dựa khoảng giá trị tincậycủadịngđiệnphụtảihoặcđiệnápnúttrênLĐPPtíchhợpnguồnDG/MG Phụ lục 4A Phụ lục 4B.Những kết điều phối cho TBBV trên LĐPP tích hợp nguồn DG/MG