Xác định điểm đo trong lưới điện phân phối để đánh giá trạng thái vận hành

vii MỤC LỤC Trang Trang tựa đề i Trang nhận xét ii Quyết đònh giao đề tài iii Lời cám ơn iv Tóm tắt nội dung vi Mục lục vii Liệt kê các bảng ix Liệt kê các hình x PHẦN A. GIỚI THIỆU LUẬN VĂN I. Đặt vấn đề 1 II. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn 2 III. Phạm vi nghiên cứu 2 IV. Phương pháp nghiên cứu 3 V. Điểm mới của luận văn 3 VI. Giá trò thực tiễn của luận văn 3 VII. Các thuật ngữ 4 VIII. Bố cục của luận văn 4 PHẦN B. NỘI DUNG CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐIỂM ĐO VÀ PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN CỦA LUẬN VĂN I. Đặc điểm của hệ thống phân phối 6 II. Thực trạng hệ thống điện phân phối hiện nay của Việt Nam 7 III. Vấn đề ước lượng trạng thái 7 IV. Các phương pháp xác đònh điểm đo trong hệ thống 8 1. Phương pháp xác đònh điểm đo để ước lượng trạng thái hệ thống 9 2. Đặt máy đo để theo dõi đường dây phân phối trong thời gian thực .14 viii 3. Đặt máy đo bằng phương pháp heuristic cho dự báo tải 23 V. Phương pháp tiếp cận của luận văn 27 CHƯƠNG 2. GIẢI THUẬT XÁC ĐỊNH ĐIỂM ĐO I. Mô tả bài toán 30 1. Ảnh hưởng của điểm đo đến độ chính xác của hệ thống đo lường 31 2. Ảnh hưởng của số lượng máy đo lên phương pháp ước lượng dòng công suất nhánh 32 II. Xây dựng phương pháp ước lượng dòng công suất nhánh 32 III. Vò trí đặt máy đo 34 IV. Ví dụ thử nghiệm 36 1. Kết quả thử nghiệm trên đường dây phân phối không rẽ nhánh 36 2. Kết quả thử nghiệm trên đường dây phân phối có rẽ nhánh 44 V. Kết luận 47 CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÚ THỌ I. Chương trình máy tính 50 II. Mô tả đường dây Trường Đua – Lữ Gia của lưới điện Phú Thọ 52 III. Kết quả 55 IV. Đánh giá kết quả 61 PHẦN C. KẾT LUẬN I. Về mặt lý thuyết 63 II. Về mặt thực tiễn 63 III. Hướng phát triển tương lai 63 Tài liệu tham khảo Phụ lục ix LIỆT KÊ CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Những thiết bò đặt dưới SCADA 17 Bảng 2.1 Giá trò của các tải theo đồ thò phụ tải 37 Bảng 2.2 Một số giá trò của các mẫu tải thực 38 Bảng 2.3 Các giá trò dòng công suất nhánh th ni P , th ni Q 38 Bảng 2.4 Công suất nhánh thực 39 Bảng 2.5 Công suất nhánh ước lượng 39 Bảng 2.6 Sai số ước lượng dòng công suất nhánh 39 Bảng 2.7 Sai số ước lượng trung bình 40 Bảng 2.8 Các giá trò dòng công suất nhánh ước lượng 40 Bảng 2.9 Sai số ước lượng dòng công suất nhánh 40 Bảng 2.10 Sai số ước lượng trung bình khi máy đo đặt trên nhánh 1 và 4 40 Bảng 2.11 Sai số ước lượng trung bình khi máy đo đặt trên nhánh 1 và 5 40 Bảng 2.12 Sai số ước lượng dòng công suất nhánh 41 Bảng 2.13 Sai số ước lượng trung bình của từng nhánh 41 Bảng 2.14 Sai số ước lượng dòng công suất nhánh 42 Bảng 2.15 Sai số ước lượng trung bình của từng nhánh 42 Bảng 2.16 Sai số ước lượng dòng công suất nhánh 43 Bảng 2.17 Sai số ước lượng trung bình của từng nhánh 43 Bảng 2.18 Các giá trò đồ thò phụ tải công suất tác dụng 45 Bảng 2.19 Các giá trò đồ thò phụ tải công suất phản kháng 46 Bảng 2.20 Sai số ước lượng trung bình của các dòng công suất nhánh 46 Bảng 3.1 Công suất trung bình và công suất máy biến áp tại các nút tải 52 Bảng 3.2 Kết quả sai số ước lượng dòng công suất nhánh 55 Bảng 3.3 Sai số ước lượng lớn nhất của các nhánh 59 Bảng 3.4 Sai số ước lượng lớn nhất của các nhánh khi đặt thêm máy đo trên nhánh 50 59 Bảng 3.5 Sai số ước lượng lớn nhất của các nhánh khi đặt thêm máy đo trên nhánh 50 60 x LIỆT KÊ CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Vùng SW và vùng máy đo 19 Hình 1.2 Lưu đồ giải thuật đặt máy đo bằng heuristic 26 Hình 2.1 Đồ thò phụ tải loại chiếu sáng sinh hoạt 30 Hình 2.2 Đồ thò phụ tải loại công nghiệp 30 Hình 2.3 Đồ thò phụ tải loại dòch vụ 31 Hình 2.4 Vùng máy đo trên đường dây phân phối hình tia 32 Hình 2.5 Đường dây phân phối hình tia 33 Hình 2.6 Lưu đồ giải thuật 35 Hình 2.7 Đường dây thử nghiệm 1 36 Hình 2.8 Biểu diễn sai số ước lượng phần trăm theo dòng công suất nhánh 44 Hình 2.9 Đường dây thử nghiệm 2 44 Hình 2.10 Biểu diễn sai số theo dòng công suất nhánh với các vò trí máy đo 47 Hình 3.1 Giao diện chương trình xác đònh điểm đặt máy đo 50 Hình 3.2 Sơ đồ đơn tuyến của tuyến Trường Đua – Lữ Gia 54 PHẦN A GIỚI THIỆU LUẬN VĂN I. ĐẶT VẤN ĐỀ II. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN III. PHẠM VI NGHIÊN CỨU IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU V. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN VI. GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN VII. CÁC THUẬT NGỮ VIII. BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN Phần A: Giới thiệu luận văn I. Đặt vấn đề Để đáp ứng yêu cầu phát triển của công nghiệp, xu hướng hiện nay trên các quốc gia là dần dần tiến đến thò trường điện. Chỉ có thò trường điện mới làm thay đổi cách vận hành của lưới truyền tải và phân phối. Do sự gia tăng số giao dòch năng lượng trên thò trường tạo nên những dòng công suất qua hệ thống khó có thể dự kiến trước được. Để theo dõi những dòng công suất này chính xác và tin cậy đòi hỏi hệ thống đo lường phải đủ mạnh. Hơn thế nữa không giống như những hệ thống trước đây, hệ thống điện hiện đại được trang bò những bộ điều khiển dòng công suất (UPFC). Việc theo dõi những thiết bò này và những thông số của chúng cũng trở nên quan trọng. Để theo dõi hệ thống và các thiết bò trên hệ thống chặt chẽ hơn những công ty điện lắp đặt thêm những hệ thống quản lý năng lượng (EMS 1 ). Mục đích của EMS là theo dõi điều khiển và tối ưu hóa việc phát và truyền tải với sự tiến bộ của kỹ thuật máy tính. Ước lượng trạng thái là một trong những công việc cần thiết của EMS. Những kết quả của ước lượng trạng thái cung cấp cơ sở dữ liệu thời gian thực cho những ứng dụng tiến bộ khác như là phân tích an ninh, kinh tế, tối ưu hóa dòng công suất, …. Người ước lượng trạng thái xử lý những bộ phép đo trong thời gian thực để giải quyết cho việc đánh giá tốt nhất trạng thái của hệ thống tại thời điểm hiện tại. Độ chính xác của ước lượng trạng thái tùy thuộc vào chất lượng của dữ liệu cũng như cấu hình của bộ máy đo. Chất lượng của dữ liệu có thể được cải thiện bằng cách sử dụng những thiết bò máy đo và hệ thống truyền thông tin chất lượng cao. Mặt khác, cấu hình bộ máy đo cần thiết phải được thiết kế tốt để đảm bảo độ chính xác cho ước lượng trạng thái. Những vò trí và loại phép đo sẽ làm thay đổi sự ước lượng trạng thái của toàn bộ hệ thống. Nhưng thường thì cấu hình máy đo sẳn có hầu hết không được thiết kế tốt. Vì thế phương pháp xác đònh vò trí của những phép đo thêm vào dựa trên một số tiêu chuẩn sẽ giúp ích hơn trong việc vận hành tối ưu hệ thống. 1 EMS: Energy Management System Học viên: Nguyễn Trường Duy Trang 1 Phần A: Giới thiệu luận văn Hệ thống điện phân phối là một hệ thống rất lớn và một thao tác bất kỳ nào tác động đến hệ thống nhằm cải thiện chất lượng điện cung cấp của hệ thống đều phải dựa vào những thông số thực. Để giám sát tốt hệ thống theo thời gian thực thì cần phải đặt một số lượng máy đo thích hợp để lấy các thông số thực của hệ thống. Nhưng do số lượng máy đo có giới hạn nên các thông số thực từ những máy đo không đánh giá chính xác được trạng thái của hệ thống. Ước lượng trạng thái là công cụ giúp đánh giá gần đúng trạng thái hệ thống. Để có ước lượng trạng thái chính xác nhất cần phải đặt máy đo tại những vò trí thích hợp nhất. Vì nếu đặt thiết bò đo nhiều thì chi phí sẽ rất cao nhưng nếu đặt ít thiết bò đo kết hợp với ước lượng trạng thái mang lại hiệu quả hơn. Vấn đề xác đònh điểm đo trong hệ thống không những có ý nghóa đối với việc giải quyết về mặt kỹ thuật trong vận hành hệ thống mà còn giảm chi phí cho những máy đo giám sát hệ thống. II. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn Mục tiêu của luận văn là tìm ra giải thuật xác đònh điểm đặt máy đo trong hệ thống điện phân phối sao cho sai số ước lượng trạng thái của hệ thống nhỏ nhất với số lượng máy đo cho trước để giảm chi phí cho hệ thống máy đo giám sát hệ thống. Các nhiệm vụ cụ thể như sau: 1. Xây dựng giải thuật mới xác đònh điểm đặt máy đo cũng như xác đònh sơ đồ máy đo cho hệ thống mới với sai số ước lượng trạng thái trong phạm vi cho phép. 2. Ước lượng trạng thái hệ thống với các số liệu từ những máy đo có sẳn. 3. Bổ sung máy đo cho hệ thống máy đo có sẳn để giảm sai số ước lượng trạng thái cho hệ thống và ứng dụng thực tế. III. Phạm vi nghiên cứu Vấn đề đánh giá trạng thái là một vấn đề lớn cần có nhiều thời gian để nghiên cứu. Để đánh giá tốt trạng thái của hệ thống thì tất yếu phải lắp đặt một số thiết bò đo vào hệ thống. Vậy vò trí đặt những thiết bò đo này được xác đònh như thế nào. Phạm vi nghiên cứu trong luận văn là: Học viên: Nguyễn Trường Duy Trang 2 Phần A: Giới thiệu luận văn 1. Bài toán ước lượng dòng công suất nhánh 2. Bài toán xác đònh điểm đặt máy đo bằng heuristic để giảm sai số ước lượng dòng công suất nhánh trong hệ thống điện phân phối hình tia. IV. Phương pháp nghiên cứu 1. Sử dụng phương pháp mô hình hóa lưới điện để tạo bộ dữ liệu dòng công suất nhánh có thể xảy ra trong thực tế. 2. Sử dụng phương pháp phân tích dòng công suất để tìm công suất trên các nhánh. 3. Sử dụng phương pháp tìm kiếm heuristic để tìm vò trí đặt máy đo và ước lượng dòng công suất trên các nhánh V. Điểm mới của luận văn 1. Bài toán xác đònh vò trí đặt máy đo được xét trong một khoảng thời gian theo đồ thò phụ tải ngày. 2. Phương pháp xác điểm đặt máy đo mới dựa trên cơ sở phương pháp heuristic có xét đến ảnh hưởng của các máy đo lên nhau. 3. Phương pháp này có thể sử dụng để thiết lập sơ đồ máy đo cho hệ thống mới và cũng có thể sử dụng để kiểm tra sai số ước lượng dòng công suất nhánh và bổ sung vò trí đặt máy đo mới. VI. Giá trò thực tiễn của luận văn 1. Xác đònh vò trí đặt máy đo trong hệ thống điện phân phối bằng heuristic để giảm sai số ước lượng trạng thái đưa ra trong luận văn là một phương pháp mới, đóng vai trò là nền tảng trong vận hành hệ thống phân phối. 2. Giải thuật tìm vò trí đặt máy đo bằng heuristic có ưu điểm là tính toán đơn giản và tìm được vò trí tối ưu để đặt máy đo cho nên số lượng máy đo là tối thiểu. 3. Vò trí đặt máy đo thích hợp không chỉ làm giảm chi phí cho hệ thống máy đo giám sát hệ thống mà còn giúp cho người vận hành đánh giá chính xác Học viên: Nguyễn Trường Duy Trang 3 Phần A: Giới thiệu luận văn hơn trạng thái của hệ thống để có những quyết đònh thích hợp trong vận hành. VII. Các thuật ngữ  Ước lượng dòng công suất nhánh: xác đònh dòng công suất trên nhánh dựa vào phương pháp dự đoán gần đúng  Ước lượng trạng thái: xác đònh trạng thái vận hành của hệ thống thông qua những thông số dự báo của hệ thống  Sai số ước lượng: là độ sai lệch của giá trò xác đònh được bằng dự đoán so với giá trò thực tế VIII. Bố cục của luận văn Luận văn được trình bày theo các phần sau: Phần A: Giới thiệu luận văn Phần B: Nội dung Chương 1: Tổng quan về các phương pháp xác đònh điểm đo và phương pháp tiếp cận của luận văn Chương 2: Giải thuật đặt máy đo Chương 3: Ứng dụng trên lưới điện Phú Thọ Phần C: Kết luận Tài liệu tham khảo và phụ lục Học viên: Nguyễn Trường Duy Trang 4 PHAÀN B NOÄI DUNG [...]... thì cần thiết để làm chính xác hơn tải phân phối đã dự báo SE là công cụ phân tích đánh giá tốt một điểm vận hành được cho bởi một số bộ phép đo Hiện tại, có những đánh giá trạng thái dựa vào mức truyền tải và những phương pháp này đã được mở rộng cho đánh giá trạng thái trong hệ thống phân phối Để đánh giá tốt thì đánh giá trạng thái cần những phép đo điện áp, dòng điện và công suất trong thời gian... PHÁP XÁC ĐỊNH ĐIỂM ĐO VÀ PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN CỦA LUẬN VĂN I ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI II THỰC TRẠNG HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI HIỆN NAY CỦA VIỆT NAM III VẤN ĐỀ ƯỚC LƯNG TRẠNG THÁI IV CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐIỂM ĐO TRONG HỆ THỐNG V PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN CỦA LUẬN VĂN Chương 1: Tổng quan về các phương pháp xác đònh điểm đo và phương pháp tiếp cận I Đặc điểm của hệ thống điện phân phối Hệ thống điện. .. theo dõi trạng thái hệ thống để thay đổi cấu trúc lưới điện vận hành bằng các thao tác đóng/cắt các cặp khóa điện hiện có trên lưới Bên cạnh đó, trong quá trình phát triển, phụ tải liên tục thay đổi, vì vậy xuất hiện nhiều mục tiêu vận hành lưới điện phân phối để phù hợp với tình hình cụ thể Tuy nhiên, các điều kiện vận hành lưới phân phối luôn phải thỏa mãn các điều kiện: - Cấu trúc vận hành hở -... thiểu Trong giai đo n hai chúng ta xác đònh những phép đo cần được thêm vào ít nhất cần thiết để thỏa mãn yêu cầu độ tin cậy Trong giai đo n ba chúng ta xác đònh những bộ máy đo được thêm vào ít nhất để thỏa mãn yêu cầu xử lý dữ liệu sai Cơ sở của việc đặt máy đo Mâu thuẩn cơ bản trong vấn đề đặt máy đo là tối thiểu chi phí cho hệ thống máy đo, trong khi cần đánh giá trạng thái với độ chính xác đến... các thông số chế độ khác có thể xác đònh duy nhất từ điện áp Trong vận hành hệ thống điện hiện đại, cần phải xác đònh được trạng thái của hệ thống trong thời gian thực Các thông số trạng thái này sẽ lập nên một cơ sở dữ liệu thời gian thực cần thiết cho việc đánh giá và điều khiển độ an toàn cung cấp điện cũng như tính kinh tế của hệ thống liên tục trong quá trình vận hành Các yêu cầu nói trên được... Thực trạng hệ thống điện phân phối hiện nay của Việt Nam Hiện nay trên lưới điện phân phối Việt Nam còn tồn tại một số vấn đề như: 1 Các phần tử trên hệ thống điện phân phối rất lớn và số liệu đo đạc trên hệ thống phân phối là không cùng lúc 2 Hệ thống đo lường chưa nhiều và không được thiết kế tốt mà các thiết bò đo thường chỉ đặt tại các phát tuyến đi kèm với các thiết bò đóng cắt 3 Các thiết bò đo. .. cứu để giảm không gian nghiên cứu Giải thuật đặt máy đo chia thành hai giai đo n: trong giai đo n đầu đặt RTU và giai đo n hai đặt máy đo Bắt đầu với bộ máy đo Z0 chứa số lượng máy đo lớn nhất được xem xét Người sử dụng xác đònh Z0 và sơ đồ máy đo tương ứng Trong giai đo n đầu, những RTU được loại bỏ từng cái một cho đến khi ràng buộc độ chính xác trong (1.6) không thỏa mãn hoặc hệ thống không được giám... khiển trong thời gian thực hệ thống phân phối Để có sự điều khiển có giám sát lên những chuyển mạch và điều khiển thiết bò, những phương pháp cần thiết để đánh giá chính xác dữ liệu cần cho những chức năng tự động của đường dây Chỉ ra những phép đo từ sơ đồ máy đo có thể sử dụng cho người ước lượng trạng thái để cung cấp dữ liệu trong thời gian thực cần thiết cho việc theo dõi hệ thống phân phối M... những bộ máy đo ít nhất sao cho thỏa mãn độ chính xác theo yêu cầu Trong giai đo n hai đặt thêm những bộ máy đo để đạt độ tin cậy theo yêu cầu được xác đònh bằng tổn hao của những RTU (remote terminal units) Trong giai đo n ba, đặt thêm những máy đo để cải thiện khả năng xử lý dữ liệu lỗi bằng cách dò và nhận dạng dữ liệu lỗi Ước lượng trạng thái (SE) là một trong những công cụ chính trong vận hành và điều... chỉ số này để giới hạn những phép đo trong tập máy đo cơ bản z0 Để xác đònh giới hạn những phép đo trong z0 chúng ta loại bỏ từng phép đo trong tập này như sau Đầu tiên những phép đo được lấy ra lần lượt từng phép đo từ danh sách máy đo có sẳn và kết quả làm thay đổi a(z) Phép đo nào làm a(z) thay đổi Học viên: Nguyễn Trường Duy Trang 22 Chương 1: Tổng quan về các phương pháp xác đònh điểm đo và phương . PHÁP XÁC ĐỊNH ĐIỂM ĐO VÀ PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN CỦA LUẬN VĂN I. ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI II. THỰC TRẠNG HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI HIỆN NAY CỦA VIỆT NAM III. VẤN ĐỀ ƯỚC LƯNG TRẠNG THÁI. lượng trạng thái xử lý những bộ phép đo trong thời gian thực để giải quyết cho việc đánh giá tốt nhất trạng thái của hệ thống tại thời điểm hiện tại. Độ chính xác của ước lượng trạng thái tùy. VĂN I. Đặc điểm của hệ thống phân phối 6 II. Thực trạng hệ thống điện phân phối hiện nay của Việt Nam 7 III. Vấn đề ước lượng trạng thái 7 IV. Các phương pháp xác đònh điểm đo trong hệ thống