Shirmohammadi and H.W.. Hong, “Reconfiguration of electric distri- bution networks for resistive line losses reduction,” IEEE Trans.. Lee, “Distribution feeder reconfiguration for loss red
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-
NINH QUỐC KHỞI
NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÁI CẤU TRÚC LƯỚI PHÂN PHỐI NHẰM GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Trang 21
L
u này là c a tôi Các s u và k t qu li nghiên cc nêu trong luc công b trong các công trình khác
Trang 32
M U
Trong th c t n phân ph c thi t k d ng vòng kín (t n tht công su t nh nh c v n hành h b i các lý do v kinh t và k thu v n hành hn phân ph i ph m m Bài toán tái c u
n phân phm m c c các
m c tiêu trong v i thi n ch n áp, c i thi tin c y cung
cn, gi m t n th t công su t tác d ng, v.v B n lu này s d ng m t thu t toán tìm ki m tái c u hình l i phân ph i v i hàm m c tiêu t ng t n th t công su t tác di nh nh t
Trang 43
M C L C
M U 1
CH 5
T NG QUAN V BÀI TOÁN TÁI C I PHÂN PH I 5
1 Gii thiu chung v n phân ph i 5
2 Bài toán tái cn phân ph i 6
2.1 Mt s n phân ph i 7
2.2 Nhn xét 12
14
T 14
1 Xây d ng các h 14
1.1 H ng dòng nút 14
1.2 H ng công sut nút 17
2 -Raphson 19
2.1 toán h c 19
2.2 ng d ng trong gi n 22
28
THUN PHÂN PH 28
1 Thut toán tìm kim c 28
1.1 n 1 29
1.2 n 2 30
1.3 31
2 Ví d tính toán 34
Trang 54
2.1 n 1 35
2.2 n 2 43
47
TÍNH TOÁN ÁP DNG 47
1 47
1.1 n 1 51
1.2 n 2 52
2 Tính toán cho mn phân ph i Hà N 53 i 2.1 Thông s n tính toán 53
2.2 Kt qu tính toán 56
2.3 Nhn xét: 62
KT LUN 65
TÀI LIU THAM KH O 66
Trang 65
T NG QUAN V BÀI TOÁN TÁI C U HÌNH I PHÂN PH I
1 Gii thi u chung v n phân ph i
H th n (HT ) bao g n, tr m bi ng dây truy n t i và phân ph c n i v i nhau c hi nhi m v s n xu t, truy th n n
ti và phân ph
Trong h thn phân ph nh i i truy n t i hay tr m bi n áp trung gian c a c p truy n t i cung cn các h tiêu th
T i Vi t nam, l i phân ph n áp 6, 10, 15, 22, 35 kV phân phi
n cho các tr m phân ph i h áp 380/220V cn cho các ph t i
h áp Ph i t c i phân phi Vit Nam ng và ph c t p, nh t là m t s khu v các ph t sinh ho t, d ch v và ti u th công nghic i n cùng trong 1
h ph t i
Mt s yêu c u chính i v n phân ph i bao g m:
m b o cung c n cho t t c c ph cá t i và ít gây mn cho khách hàng
Các thi t b ng dây, c m b o không b quá t i trong ch làm vi ng
n áp t i các h tiêu th ph i n m trong ph m vi cho phép
L v n hành linh ho t và phù h p v i vi c phát tri n trong
Trang 76
cung cn không b n lâu dài nh vi c chuy i ngu n cung c p b ng
t dao cách ly n hay t ng chuy i nh các thi t b n i
m ch vòng
So v i c u hình hình tia, m ch vòng có nhi m i o ph c t p v b
v u hình m ch vòng ch thích h p cho i có s ng tr m trên m ch vòng ít M t khác cùng v i m t giá tr v u qu khai thác m ch vòng kín so v i m ch hình tia là th trong nh ng th p niên g v i
s xu t hi n các thi t b công ngh m i và các thi t b t ng, vi c gi m bán kính cung ct di n dây d n và bù công su t ph c
m c i c kh c ph c nhi u
K t qu c nhi nghiên c u và th ng kê t a u th c t v khuy n cáo nên
vi phân phi theo dng hình tia bi các lý do:
t các m c tiêu trong v i thi n ch n áp, c i thi tin
c y cung c n, gi m t n th t công su t tác d m m
c n phân phi c gi là bài toán tái c u hình
2 Bài toán tái cu hình n phân ph i
Bài toán tái c u hình n c th c hi n b ng cách chuy n t i nh thit b chuy n m ch Tái c u hình không nh i i nhi u v v n
m t n th khi cân b ng t i gi a các tuy c thi t
la, tái c hình u n phân ph i còn có th gi m s t áp trong i và
Trang 87
gi m s khách hàng b m n khi s c Vì v y, tái c u hình n phân phi
ng trong qu n lý, v n
Bài toán tái c u hình có th c th c hi n v i nhi u hàm m
gi m t n th t công su t, m b o yêu c u k thum b o dòng ng n m ch, v.v Trong ph m vi lu này, bài toán tái c u hình n phân ph i theo hàm
mc tiêu gi m t n th t công su t s c quan tâm
Hing dùng trong tính toán tái c u hình u d a trên các qui t c tìm ki m theo m c gi i pháp t i cùng( kt h p v i thu t toán t
ph i luôn có m c t n th t công su t bé nh t Vì v n phân
ph i v n hành hình tia, Merlin và Back l t lo i b nh ng nhánh có t n
tht công su t nh nh t, quá trình s ch m dt trng thái v n hành h Các gi i thu t tìm ki m nhánh và biên ng d ng k thut Heuristic này m t nhi u th i gian do có kh x n 2n c u hình n u có n
c trang b n Hình 1.1 th hi n gi i thu t c a Merlin
c Shirmohammadi b sung *:
* Theo D Shirmohammadi and H.W Hong, “Reconfiguration of electric distri-
bution networks for resistive line losses reduction,” IEEE Trans Power
Del., vol 4, no 2, pp 1492 1498, Apr 1989–
Trang 9Hình 1.1 Gi i thu a Merlin và Back t c
Gii thut này ch khác so v i các gi i thu t c a Merlin và Back ch có
tr m trung gian và y u t n
Gii thu t c c Shirmohammadi ch nh s a, ông là tác
gi u tiên s d ng công su t không
Trang 10 Tính cht không cân b ng và nhi c mô ph
T n th t công su t c a máy bi n trong gii thu t.
2.1.2 Thu i nhánh [2]
thui nhánh Branch exchange methods *c bu
v i gi thin phân ph c v n hành v i c hình hình tia, u
mng thn khác trong m ch vòng
c m m b o c u hình hình tia c n M i l i tr ng
t c a m t c n, s i t n th t công su i li nhánh s d ng l i khi không th
gi m t n th t công su c na
c Civanlar phát triu s phân tích
su t trên toàn b h th ng t i th m tính toán S
i t n th t nh s i tr t c a cc tính qua công thc:
* Theo S Civanlar, J J Grainger, H Yin, and S S H Lee, “Distribution feeder
reconfiguration for loss reduction,” IEEE Trans Power Del., vol 3, no
3, pp 1217 1223, Jul 1988.–
Trang 11Tính toán t n th t công su t cho các thao
ngh
c t làm gi m t n th t công su t?
H thc xem là t
K t qu
Trang 12Thut toán Backtracking g
n s k t thúc khi t t c các ph
t c cung c n m là các khóa còn l i trong h th ng
i các bài toán mc chhai ngu n, ba ngu u cho
ra k t qu trùng l p v ng t s n
ca gii thut
* Theo T E McDermott, I Drezga, and R P Broadwater, “A heuristic non-
linear constructive method for distribution system reconfiguration,”
IEEE Trans Power Syst., vol 14, no 2, pp 478 483, May 1999–
Trang 1312
n còn b h n ch n phân ph i
l n v i r t nhi u nút và nhi u ngu n cung c
và phân tích k t qu c a t ng nhánh và t ng tính toán ln, k t qu m
2.1.4 Thu t toán tìm ki m c n phân ph i có t n th t công su t nh nh t [4]
Thu c F.Vanderson Gomes nghiên c u và phát tri
2004 Thu t toán c bi t phù h p v i h th n phân ph i quy
mô l n Thu t toán b u v i gi thi c t t t c quynh m m t khóa d a trên k t qu t vi
Thông qua mô hình bài toán và các u hình n phân
ph i ng dùng, d thy bài toán tái c hình u n có không gian nghi m l n, s c gi i nhi c bi t là ma tr n tr ng thái các khóa
Trang 1413
cn l vi c ginh c u hình n có tn tht công su t nh nh t nên s d ng c nghi m t i
a có t gi i nhanh
C m c 2.1 c tính toán chung vi phân
ph i c a Brazil trên máy tính PENTIUM IV, 1,6-GHz v i RAM 256 Mb
i bao g m 2 ngu n, ngu n th 1 cung c p cho 258 nút ph t i v i t ng công su t tác d ng là 5140kW, t ng công su t ph n kháng là 1949 kVar Ngun th 2 cung c p cho 218 nút ph t i, t ng công su t tác d ng là 3874kW, t ng công su t ph ng h p này, t n thu là 202,09 kW
u
c l a ch tính toán tái c u hình
n phân ph i nh m gi m t n th t công su t tác d ng c i trong khuôn kh lu
Trang 1514
T
ng các nghiên c u phân tích, v n hành, quy ho ch ho c m r ng các h ng phát và truy n t th n Tính toán trào
t th c ch nh n áp t t gi a các nút c a m t h th n b t k c các thông s ph t i cùng v i các ràng buc v công sun áp
Trong bài toán tái c hình u n phân ph i, vi c t
Trang 16(2.5)
t , gi là tng d n riêng c a nút k
- = , gi là tng d gi a nút k và m
(2.6) (2.7)
Ta có h
Trang 1817
c n, d gi i, tuy nhiên trong ch xác
l i d ng công su t, nên không áp d c h
Trang 19c công su t, g i là nút cân b ng công su t
Tùy vào các thông s n s g m 3 lo i nút, ng v i 3 lo i
P và Q c nh theo yêu c u; các nút bù công su t ph n kháng (P
= 0, Q = const)
Nút ngu i u khin áp hay nút PV :
Trang 2019
n áp U
Nút PV có nhi m v n áp t gi ng bao
g m các nút ngu n l c trang b các thi t b t ng
u ch nh kích t ; ho c các nút bù công su t ph n kháng, có nhi m v n áp gi
toán h c 2.1.1 ng h p có m t n s
Xét m t hàm phi tuy nh nghi m th c c a
ng c -Raphson là s d toán l p t m t bin trc ch
Xut phát t m m M0 có x0 lân c n nghi m th c, thay th ng cong lân cm M0 bng ti p tuy n c ng cong t i M 0 tuy n tính hóa Nghim cng th ng ti p tuy n y – y0 = f’(x0).(x x– 0) c
x1 là xp x c a nghi m thc sau:
x1 - = + x0 (2.22)
Trang 2120
T x 1 lm M1(x1, y1) lân c n nghi m th c T m M 1thay th ng cong b ng th ng ti p tuy n v i f(x) t i M 1 ta l i xác
c x2là x i:p x m
x2 = - + x1 (2.23) Ti p t c thc hic x p x th (k+1) là x k+1 t x k:
Hình 2.1 Minh h
Trang 2322
S
c bi u di i d ng:
Ch n x p x u Gán i = 0
Tính ma tr n Jacobian J(X (i))
i: = i + 1 Gi i h
Trang 2423
= Ui = Ui(cos + jsin
Công sut ph c liên h p t i nút i:
Pi jQi = = (2.30) Khai tring ph n th c và o ta có:
Pi = (2.31)
Qi - = (2.32) Tách riêng thành phn i c a (8) và (9) ta có:
Pi = Ui2.Gii + (2.33)
Qi - U= i2.Bii - (2.34)
S khác nhau gi a công su t ph n kháng và tác d t ph n kháng và tác dc c l t k p b nh theo công th c:
i = Pi,d P i,t (2.35) i = Qi,d Q i,t (2.36)
Pi,d vàQi,d công su t tác d ng và phlà nút i
Pi,t vàQi,t là công su t tác d ng và ph c t i nút i theo công thc (10) và (11)
Trong n+1 nút c a h ng ta có nút cân b ng (gi s th 0) có các giá tr
t là U0 và Vn còn li n nút: n c nút PQ và n g nút PV
Các nút PV không cho Q nên ta lo i b có bi n tr
Trang 26 nh các ph n t ng chéo c a ma tr n con J 1 c n l o hàm riêng i Uj s nh c:
(2.42) Các ph n t ng chéo c a ma tr n con J 1:
Ui{2Ui.Gii + (2.43) Các ph n t ng chéo c a ma tr n J 2nh b ng:
(2.44)
Trang 27l n là t h i t nhanh n u sai s u nh ( chênh l ch gi a nghi u
và nghi m th c) Trái l i n u sai s u l n, quá trình l p có th phân kì
Nc x p x u th a mãn, ta có th chn giá tr n
áp các nút PQ bnh mn áp các nút PV theo giá tr
ca các nút l y b ng 0 (b ng nút cân b ng)
Tuy th i gian tính m c l p c-Raphson l
s c l p yêu cng nh , h thuc vào s nút c i
n tính toán d i cho tính toán h th ng
n có s nút b t k
Trang 28pha t t c các nút
Trang 2928
THU C U HÌNH N PHÂN PH I
i v i m t t i tiêu th c mà i n c n ph i truy n t cung c p thì
t n th t công su t tác d ng trong i là nhi u hay ít s ph thu c vào chính c u hình ca i và luôn t n t i m t c u hình c i n th t công su t là
nh nh t Vi gi m thing t n th t b ng cách thay
Các ph t c cung cn
F.Vanderson Gomes
Trang 30c a n c i s i và so sánh v i nhau C i có giá tr
t n th t công su t nh nh t ng v i c i có mn th t công sut nh nh t khi có m n m n này s c ch n
m ra t i l n l p này Gi thit, khoá m y, thu t toán
s c m t khoá m k sau m i l n l p Khoá k s b i kh i danh lo sách n khoá trong l n l p ti p theo
gi m b t kh ng tính toán, m t danh sách các khóa lo c thành l p Khóa lo i là nh c lo i ra trong m c l p do không thu ki n k t n i ( có ph t c cn) Nh ng khóa có trong danh sách khóa lo i s c xét m c l p tip theo
Quá trình l p này c p t c l ti n khi không còn n có th m
ni không còn vòng kín
Kn 1, ta nh n c m n hình tia hoàn toàn
Trang 3130
1.2 n 2
ki m tra k t qu c cun 1, thu t toán ti n 2
b ng vi c l t thay th ng thái các khóa m tr n 1 v i khóa
lin k c a nó th c hin 1, v i m c
chn m trong t c, thui m t danh sách ch hai khóa li n a
k c a khóa k Hai khóa li n k v nh bu ki n :
c n i v i m t trong hai nút c a khóa k
Cho tn th t công su t tác d ng nh nh t: trong t t c các khóa li n k
ca khóa k, hai khóa cho tng t n th t công su t tác dng nh nh t s
c ch n
Vi i tr ng thái khóa phm bi m i không có vòng kín và t t
c các ph t ph i i c tic c n hành tính toán
t N u t ng t n th t công su t tác d ng c i m i nh
n k s c chng m thay cho khóa k Thut toán th c hi n v i l ng m n m t, khi nào tc thc hin, thu t toán s d ng l i
Khi th c hi i tr ng thái m c a các khóa có th x y ra m t s ng
h p không mong mu
Khóa li n k v ng m ng m c tìm ra trong nhc lp sau
i tr ng thái m c n xu t hi n m ch vòng kín
hoc không thu ki n k t n i
N u g ng h p này, ta b qua và chuy c ti p theo
Thut toán s i tr ng thái m c a các khóa theo th t
ng m c c th c hi n i tr ng thái c
u này do ng m c chc là khóa quan tr
Trang 3231
n th t công su t tác d ng ít nh t trong t t c các khóa nên c th c
hi n trao i trng thái m c
1.3
Bước 1: Thi t l p danh sách ci có th i tr ng thái,
t c các khóa có trong danh sách
Bước 2
Lt m nh giá tr t n th t công sut tác dng
Thành l p danh sách khóa lo i g m nh ng khóa khi m không b o
u ki n k t n i c i
S p x p các giá tr t n th t công sut theo th t n
Bước 3: M khóa cho t ng t n th t công su t tác d i nh t nh
Bước 4: p khóa li n k cho t ng t n th t công su t bé nh t
Bước 5:C p nh t danh sách khóa: t t c ng m và nh ng khóa
n m trong cùng vòng kín v c chn m b i kh i danh sách lo
Bước 6: c l p l i t n khi danh sách khóa r ng
thu t toán
Trang 33M khóa có t ng t n th t công su t nh nh t Tìm 2 khóa li n k cho t ng t n th t nh nh t
Sai
Sai
g
g