Tái cấu trúc lưới điện phân phối để giảm tổn thất công suất và cân bằng tải

LỚIăC MăTẠ  Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc em gửi đến PGS TS Phan Thị Thanh Bình, Cơ tận tụy hướng dẫn em suốt trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM giảng dạy em suốt hai năm học vừa qua Em xin nói lời cảm ơn chân tình gửi đến anh Nguyên Hữu Quốc, người anh tận tình chia sẻ kinh nghiệm quý báu góp ý giúp em xây dựng thành cơng luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến tất người thân, bạn bè, người anh em, động viên, ủng hộ tạo điều kiện cho vật chất tinh thần suốt trình học tập để hoàn thành luận văn thạc sĩ Xin trân trọng cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 12 năm 2012 Trần Nguyên Ngọc Thắng - iii - TÓMăTẮT Tái cấu trúc lưới điện phân phối nhằm mục đích giảm tổn thất công suất, cân tải đường dây, khôi phục lưới điện phân phối nhanh sau cố, v…v… Việc thực cách thay đổi trạng thái đóng/mở khóa chuyển mạch khóa phân đoạn Luận văn trình bày giải thuật hiệu để tìm trạng thái tối ưu khóa điện nhằm thỏa mãn hai mục tiêu sau:  Mục tiêu 1: giảm tổn thất cơng suất tồn mạng  Mục tiêu 2: cân công suất tải đường dây Luận văn áp dụng giải thuật gen hiệu chỉnh logic mờ để giải toán đa mục tiêu nêu để tìm cấu hình lưới điện tối ưu Để chứng minh tính đắn giải thuật, việc tính tốn mơ thực hệ thống phân phối 33 nút, hệ thống phân phối 69 nút hệ thống phân phối Taiwan Power Company (TPC) kết so sánh với phương pháp tiếp cận khác đề cập luận văn Phương pháp đề nghị vượt trội so với phương pháp khác chất lượng giải pháp hiệu tính tốn - iv - ABSTRACT Network reconfiguration in distribution system is to reduce power loss, load balancing and fast restoration by changing the statues of tie and sectionalizing switches This thesis presents an efficient algorithm to find the optimal state of the switches in order to satisfy two objectives:  Objective 1: to reduce power loss in distribution system  Objective 2: load balancing between the branches This thesis will apply the corrected genetic algorithm and fuzzy logic to solve multi-objective problems mentioned above in order to find the optimal configuration possible To demonstrate the validity of the proposed algorithm, computer simulations are carried out on a 33-bus distribution system, 69-bus distribution system and a Taiwan Power Company (TPC) distribution system and compared with different approaches available in this thesis The proposed method has outperformed the other methods in terms of the quality of solution and computational efficiency -v- MỤCăLỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Lời cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục v Danh sách hình viii Danh sách bảng x CHƯƠNG I: GIỚIăTHIỆUăLUẬNăVĂN 01 Đặt vấn đề 02 Mục tiêu nhiệm vụ luận văn 03 Phạm vi nghiên cứu 04 Phương pháp nghiên cứu 04 Điểm luận văn 04 Giá trị thực tiễn 05 Bố cục luận văn 05 CHƯƠNG II: NGHIÊNăCỨUăTỔNGăQUAN 06 Đặc điểm lưới điện phân phối 07 1.1 nh hưởng tiêu kinh tế - kỹ thuật đến hệ thống điện 08 1.2 Cấu trúc lưới điện phân phối 09 Hiện trạng đặc điểm lưới điện phân phối Việt Nam 10 - vi - Các toán tái cấu trúc lưới điện góc độ vận hành 11 Các phương pháp tìm trạng thái khóa điện tối ưu 12 CHƯƠNG III: PHƯƠNGăPHÁPăTIẾPăCẬN 24 Bài toán tái cấu trúc mạng để giảm tổn thất công suất 25 Bài toán tái cấu trúc mạng để cân tải 27 Bài toán đa mục tiêu 28 3.1 Giới thiệu 28 3.2 Các hàm mục tiêu toán 28 3.3 Logic mờ giải pháp tìm hàm mục tiêu chung cho toán 29 Xây dựng giải thuật kiểm tra điều kiện hình tia 31 Xây dựng giải thuật đề nghị tìm trạng thái khóa điện tối ưu dựa giải thuật gen logic mờ 35 5.1 Giới thiệu thuật toán di truyền (GA) 35 5.2 Xây dựng giải thuật đề nghị tìm trạng thái khóa điện tối ưu 38 CHƯƠNGăIV:ăKIỂMăCHỨNG GI IăTHUẬT ĐỀăNGHỊ 45 Hệ thống phân phối thử nghiệm 33 nút 46 Hệ thống phân phối thử nghiệm 69 nút 51 Hệ thống phân phối Taiwan Power Company (TPC) 59 CHƯƠNG V: KẾTăLUẬNăVÀăĐỀ XUẤT 66 Kết luận 67 Hướng phát triển đề tài 68 TÀIăLIỆUăTHAMăKH O 69 PHỤăLỤC 72 - vii - DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 2.1: Biểu đồ tổn thất điện EVN 08 Hình 2.2: Sơ đồ lưới điện hình tia lưới điện kín vận hành hở 09 Hình 2.3: Biểu đồ tỷ trọng cấp điện áp lưới điện phân phối 10 Hình 2.4: Ví dụ giải thuật đàn kiến (ACS) 13 Hình 2.5: Mơ hình hệ thống mờ 18 Hình 2.6: Tập mờ tập rõ 20 Hình 2.7: Sơ đồ chung phương pháp bầy đàn (PSO) 23 Hình 3.1: Sơ đồ đơn tuyến phát tuyến 25 Hình 3.2: Hàm thuộc cho tổn thất công suất 29 Hình 3.3: Hàm thuộc cho số cân tải 30 Hình 3.4: Sơ đồ đơn tuyến hệ thống phân phối 16 nút – nguồn 33 Hình 3.5: Lưu đồ kiểm tra điều kiện hình tia hệ thống phân phối 34 Hình 3.6: Cấu trúc tổng quát thuật toán gen 37 Hình 3.7: Chuỗi nhiễm sắc thể cho mạng 16 nút – nguồn 38 Hình 3.8: Chuỗi nhiễm sắc thể cho mạng 16 nút – nguồn rút gọn 40 Hình 3.9: Lưu đồ giải thuật đề nghị theo hàm đa mục tiêu 41 Hình 4.1: Sơ đồ đơn tuyến hệ thống phân phối 33 nút 46 Hình 4.2: Biên độ điện áp hệ thống phân phối 33 nút 49 Hình 4.3: Giá trị thích nghi tốt qua hệ hệ thống 33 nút 49 Hình 4.4: Sơ đồ đơn tuyến hệ thống phân phối 69 nút 51 - viii - Hình 4.5: Biên độ điện áp hệ thống phân phối 69 nút 55 Hình 4.6: Giá trị thích nghi tốt qua hệ theo mục tiêu cân tải 57 Hình 4.7: Giá trị thích nghi tốt qua hệ theo mục tiêu giảm tổn thất 57 Hình 4.8: Giá trị thích nghi tốt qua hệ theo hai mục tiêu 58 Hình 4.9: Sơ đồ đơn tuyến hệ thống phân phối 94 nút TPC 59 Hình 4.10: Biên độ điện áp hệ thống phân phối 94 nút TPC 64 Hình 4.11: Giá trị thích nghi tốt qua hệ hệ thống 94 nút TPC 64 - ix - DANHăSÁCHăCÁCăB NG Trang Bảng 2.1: Tỷ trọng thành phần phụ tải năm 2011 EVN 07 Bảng 2.2: Khối lượng lưới điện phân phối tổng dung lượng trạm EVN 10 Bảng 4.1: Dữ liệu tải nhánh hệ thống phân phối 33 nút 47 Bảng 4.2: Kết so sánh hệ thống phân phối 33 nút 50 Bảng 4.3: Dữ liệu tải nhánh hệ thống phân phối 69 nút 52 Bảng 4.4: Kết so sánh hệ thống phân phối 69 nút để giảm tổn thất 56 Bảng 4.5: Kết so sánh hệ thống phân phối 69 nút để cân bẳng tải 56 Bảng 4.6: Kết hệ thống phân phối 69 nút với trọng số khác 56 Bảng 4.7: Dữ liệu tải nhánh hệ thống phân phối 94 nút TPC 60 Bảng 4.8: Kết so sánh hệ thống phân phối 94 nút TPC 63 -x- Chương I: Giới thiệu luận văn  CHƯƠNGăI:ă GIỚIăTHIỆUăLUẬNăVĂN Học viên: Trần Nguyên Ngọc Thắng Trang Chương I: Giới thiệu luận văn ĐẶTăVẤNăĐỀ Hệ thống điện phân phối đóng vai trò quan trọng việc cung cấp điện đến hộ tiêu thụ Vì lý kỹ thuật, ln vận hành theo kiểu hình tia, thiết kế theo kiểu mạch vòng để tăng độ tin cậy trình cung cấp điện Theo thống kê Điện lực Việt Nam tổng tổn thất điện khoảng từ 10-15% sản lượng điện sản xuất, tổn hao đường dây từ 5-7% Do nghiên cứu biện pháp giảm tổn thất điện lưới điện phân phối nhu cầu cấp thiết, hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích kinh tế Về mặt lý thuyết, có nhiều biện pháp để giảm tổn thất điện lưới điện phân phối như: nâng cao điện áp vận hành lưới điện phân phối, tăng tiết diện dây dẫn, giảm truyền tải công suất phản kháng lưới điện cách lắp đặt tụ bù Tuy biện pháp mang tính khả thi kỹ thuật lại tốn chi phí đầu tư lắp đặt thiết bị Trong đó, biện pháp tái cấu trúc lưới thơng qua việc chuyển tải cách đóng/mở cặp khố điện có sẵn lưới giảm tổn thất điện đáng kể đạt cân công suất tuyến dây mà không cần nhiều chi phí để cải tạo lưới điện Khơng dừng lại mục tiêu giảm tổn thất điện năng, tái cấu trúc lưới điện phân phối cịn nâng cao khả tải lưới điện (cân tải), giảm sụt áp cuối lưới giảm thiểu số lượng hộ tiêu thụ bị điện có cố hay cần sửa chữa đường dây Trong trình vận hành, thực tế việc tái cấu trúc lưới nhằm giảm tổn thất lượng điều kiện phải thoả mãn ràng buộc kỹ thuật với hàng trăm khoá điện hệ thống điện phân phối điều vô khó khăn điều độ viên Do ln cần phương pháp phân tích phù hợp với lưới điện phân phối thực tế giải thuật đủ mạnh để tái cấu trúc lưới điều kiện thoả mãn mục tiêu điều khiển điều độ viên Trong luận văn nghiên cứu vấn đề đưa phương pháp giải áp dụng để tính tốn, vận hành lưới điện phân phối thành phối Hồ Chí Minh Học viên: Trần Nguyên Ngọc Thắng Trang Phụ lục end for j=1:m a2(j)=sum(M3(j,:)); end end if sum(sum(M3))==0 results=runpf(mpc); clc for j=1:n if results.branch(j,14)>0 S=((results.branch(j,14*1e3)^2+(results.branch(j,15)*1e3)^2)^0.5; V=results.bus(results.branch(j,1),8)*results.bus(results.branch(j,1),10); I=S/V; LBI1(j)=(I/results.branch(j,7))^2; else S=((results.branch(j,16)*1e3)^2+(results.branch(j,17)*1e3)^2)^0.5; V=results.bus(results.branch(j,2),8)*results.bus(results.branch(j,2),10); I=S/V; LBI1(j)=(I/results.branch(j,7))^2; end LP1(j)=results.branch(j,14)+results.branch(j,16); end LP1=sum(LP1); LBI1=sum(LBI1); else LP1=1e6; LBI1=1e6; end else LP1=1e6; LBI1=1e6; end end end V1=min(results.bus(:,8)); y2=results.bus(:,8); Học viên: Trần Nguyên Ngọc Thắng Trang 82 Phụ lục %% Membership functions of different objectives if results.branch(1,14)>Load_P if LP1