Nghiên cứu sa thải phụ tải dựa trên thuật toán heuristic

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNGNGHIÊN CỨU SA THẢI PHỤ TẢI DỰA TRÊN THUẬT TOÁN HEURISTIC MÃ SỐ: T2015-04GVT Tp... Phương pháp sa thải theo tần số, dV/dt tính đến độ nhạy của đ

Trang 1

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU SA THẢI PHỤ TẢI

DỰA TRÊN THUẬT TOÁN HEURISTIC

MÃ SỐ: T2015-04GVT

Tp Hồ Chí Minh, 2015

S 0 9

S KC 0 0 4 7 9 7

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TP HCM, 10/2015

NGHIÊN CỨU SA THẢI PHỤ TẢI DỰA TRÊN

THUẬT TOÁN HEURISTIC

Mã số: T2015-04GVT

Trang 3

ii

DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

STT Họ và tên lĩnh vực chuyên môn Đơn vị công tác và Nội dung nghiên cứu cụ thể được giao Chữ ký

Trang 4

x

MỤC LỤC

Mục lục x

Danh sách các bảng xiii

Danh sách các hình xv

Danh mục các chữ viết tắt xviii

CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1

1.1Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ở trong và ngoài nước 1 1.2 Tính cấp thiết của đề tài 2

1.3 Mục tiêu – Cách tiếp cận – Phương pháp nghiên cứu 3

1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu 3

1.3.2 Cách tiếp cận 3

1.3.3 Phương pháp nghiên cứu 3

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 3

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 3

1.5 Nội dung nghiên cứu 3

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI 5

1.1 Tổng quan về sa thải phụ tải trong hệ thống điện 5

1.2 Sa thải phụ tải 11

1.2.1 Sa thải phụ tải truyền thống 11

1.2.2 Sa thải phụ tải thông minh (ILS) 14

1.3 Tóm lược các chương trình sa thải phụ tải đang áp dụng 18

1.3.1 Sa thải phụ tải dưới tần số 22

1.3.2 Sa thải tải dưới điện áp 25

Chương 2 TÌM HIỂU THUẬT TOÁN HEURISTIC VÀ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC SA THẢI PHỤ TẢI 29

2.1 Thuật toán Heuristic 29

Trang 5

xi

2.2 Xây dựng thuật toán Heuristic 31

2.3 Ứng dụng phương pháp Heuristic trong việc sa thải phụ tải 32

Chương 3 PHƯƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI DỰA TRÊN THUẬT TOÁN HEURISTIC 33

3.1 Xây dựng chương trình sa thải phụ tải dựa vào tần số 33

3.2 Xây dựng chương trình cắt giảm tải theo thuật toán Heuristic 35

3.2.1 Phương pháp tìm kiếm chiều sâu……… 35

3.2.2 Phương pháp tìm kiếm chiều rộng……… 35

3.2.3 Phương pháp tìm kiếm tối ưu (Best – First – Search)……… 36

Chương 4 TÍNH TOÁN VÀ THỬ NGHIỆM TRÊN HỆ THỐNG………… 40

4.1 Khảo sát hệ thống gồm 37 bus và 9 máy phát……… 40

4.1.1 Sự cố máy phát……… 41

1 Khảo sát sự cố máy phát khi hệ thống làm việc ở trạng thái bình thường 41

a Máy phát LAUF 69……… 42

b Máy phát J345I… ……… 44

c Máy phát J345-II… ……… 46

d Máy phát BLT 138……… 47

e Máy phát SLACK 345… … ……… 49

2 Khảo sát sự cố máy phát trong trường hợp hệ thống đạt 80% tải……… 51

Trang 6

xii

4.1.2 Sự cố ngắn mạch tại các thanh góp……… 78

1 Ngắn mạch tại thanh góp JO345……… 78

a Trường hợp sự cố xảy ra khi hệ thống ở trạng thái là việc bình thường … 79

b Trường hợp hệ thống đạt 80% 80

c Trường hợp hệ thống đạt 80% 82

d Trường hợp hệ thống làm việc đạt công suất 100% ……… … 84

2 Ngắn mạch tại thanh góp SLACK 345 ……… 85

a Trường hợp hệ thống đạt 80% 85

b Trường hợp hệ thống đạt 80% 87

4.2 So sánh hiệu quả phục hồi tần số và mức sa thải phụ tải……… 89

4.2.1 Phương pháp sa thải theo tần số, dV/dt tính đến độ nhạy của điện áp… 89

4.2.2 Phương pháp sa thải theo tần số, không theo thứ tự dV/dt tính đến độ nhạy của điện áp……… 90

4.3 Kết luận……… 91

TÀI LIỆU THAM KHẢO 92

PHỤ LỤC

Bản sao Thuyết minh đề tài đã được phê duyệt

Trang 7

xiii

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Các bước sa thải tải của FRCC 19

Bảng 1.2: Các bước sa thải tải của MAAC 19

Bảng 1.3: Chương trình sa thải tải của ERCOT 21

Bảng 1.4: Sa thải tải bởi Điều hành hệ thống truyền tải Hy Lạp 28

Bảng 4.1: Danh sách các máy phát 41

Bảng 4.2: Trình bày kết quả của giá trị dV/dt. 43

Bảng 4.3: Trình bày tổng công suất cần sa thải……… 43

Bảng 4.4: Kết quả tính toán giá trị dV/dt 45

Bảng 4.5: Tổng công suất cần sa thải 45

Bảng 4.6: Tổng số lượng tải được ngắt 47

Bảng 4.7: Danh sách thứ tự giá trị dV/dt 48

Bảng 4.8: Danh sách tải cần được cắt giảm 49

Bảng 4.9: Trình bày thời gian, giá trị phục hồi của tần số tại các máy phát 50

Bảng 4.10: Thứ tự của giá trị dV/dt……… 52

Bảng 4.11: Tổng số lượng tải cần sa thải……… 52

Bảng 4.12: Kết quả và danh sách thứ tự của giá trị dV/dt 54

Bảng 4.13: Tổng số lượng tải cần sa thải 55

Bảng 4.14: Kết quả giá trị dV/dt 56

Bảng 4.16: Danh sách tải cần được cắt giảm……… 58

Bảng 4.18: Danh sách tải cần được cắt giảm 59

Trang 8

xiv

Bảng 4.19: Trình bày thời gian, giá trị phục hồi của tần số tại các máy phát 60

Bảng 4.21: Danh sách giá trị dV/dt tương ứng khi máy phát bị sự cố với khi hệ thống đạt 90% công suất cực đại……… 63

Bảng 4.22: Tổng số lượng tải được ngắt……… 64

Bảng 4.23: Tổng số lượng tải được ngắt … 66

Bảng 4.24: Danh sách thứ tự giá trị dV/dt………67

Bảng 4 25: Danh sách tải cần được cắt giảm 67

Bảng 4.26: Danh sách tải cần được cắt giảm……… 68

Bảng 4 28: Trình bày thời gian, giá trị phục hồi của tần số tại các máy phát 70

Bảng 4.30: Kết quả giá trị dV/dt 73

Bảng 4.33: Danh sách tải cần được cắt giảm……… 76

Bảng 4.34: Trình bày thời gian, giá trị phục hồi của tần số tại các máy phát………… 77

Bảng 4.35: Danh sách thứ tự giá trị dV/dt tại thanh góp xảy ra sự cố……… 79

Bảng 4.36: Số lượng tải và thứ tự tải cần cắt giảm……… 80

Bảng 4.37: Tổng giá trị tải cần cắt giảm……… 81

Bảng 4.38: Tổng giá trị tải cần cắt giảm……… 82

Bảng 4.39: Giá trị dV/dt tại thanh góp JO345 khi tần số f < 59.7 Hz……… 83

Bảng 4.40: Danh sách và số lượng tải cần ngắt……… 84

Bảng 4.43: Tổng hợp thời gian, giá trị tần số được phục hồi sau khi sa thải tải……… 88

Bảng 4.44: Bảng tổng hợp các phương phápsa thải phụ tải……… 91

Trang 9

xv

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1: Mô hình đáp ứng tần số ở trạng thái vận hành ổn định………. 12

Hình 1.2: Ảnh hưởng của hệ số cản dịu tải trên đường giảm tần số (đường cong ổn định hệ thống cho các quá tải khác nhau) 14

Hình 1.3: Cấu trúc tổng quát của chương trình ILS 17

Hình 2.1: Quá trình tìm hành trình theo nguyên lý Greedy, đỉnh số 1 là điểm xuất phát……… 31

Hình 3.1: Phương pháp tìm kiếm chiều sâu 35

Hình 3.2: Phương pháp tìm kiếm chiều rộng 36

Hình 3.3: Phương pháp tìm kiếm tối ưu 36

Hình 3.4: Xác định vị trí tại điểm xảy ra sự cố 37

Hình 3.5: Các phương án cắt giảm tải khi sự cố xảy ra……… 38

Hình 3.6: Lưu đồ thuật toán sa thải phụ tải ……… 39

Hình 4.1: Mô tả hệ thống 37 bus 9 máy phát 40

Hình 4.2: Sơ đồ khảo sát sự cố hệ thống 41

Hình 4.3 Sơ đồ khảo sát sự cố máy phát 41

Hình 4.4 Tần số khi xảy ra sự cố……… 42

Hình 4.5 Giá trị điện áp khi xảy ra sự cố 42

Hình 4.6 Giá trị tần số sau khi phục hồi 44

Hình 4.7: Tần số tại thời điểm phát sinh sự cố 44

Hình 4.8: Tần số phục hồi sau khi sa thải tải……… 46 Hình 4.9 Giá trị tần số khi 2 máy phát J345 I-II bị ngắt……… 46

Hình 4.10 Giá trị tần số được phục hồi……… 47

Hình 4.11 Mô tả giá trị tần số của máy phát BLT 138 xảy ra sự cố 48

Hình 4.12 Mô tả giá trị tần số của máy phát BLT 138 sau sự cố 49

Hình 4.13: Trình bày sự dao động của tần số tại thời điểm máy phát SLACK 345 mở 50

Trang 10

xvi

Hình 4.14: Các phương án và tổng lượng tải cần sa thải khi sự cố xảy ra……… 51

Hình 4.15: Tần số khi xảy ra sự cố khi tải đạt 80% 51

Hình 4.16: Biểu diễn giá trị tần số phục hồi sau khi sa thải tải……… 53

Hình 4.17: Giá trị của tần số khi sự cố xảy ra……… 53

Hình 4.18: Tần số phục hồi sau sự cố……… 54

Hình 4.19: Đồ thị thể hiện giá trị tần số giảm khi xảy ra sự cố……… 55

Hình 4.20: Đồ thị thể hiện giá trị tần số phục hồi sau sự cố……… 56

Hình 4.21: Trình bày giá trị của tần số khi xảy ra sự cố……… 57

Hình 4.22: Trình bày giá trị của tần số phục hồi sau khi sa thải tải……… 58

Hình 4.23: Trình bày giá trị của tần số khi máy phát mở……… 58

Hình 4.24: Tần số xác lập sau khi cắt giảm tải……… 60

Hình 4.25: Các phương án và tổng lượng tải cần sa thải tại các máy phát khi sự cố xảy ra……… 61

Hình 4.26:Tần số xảy ra khi có sự cố khi hệ thống đạt 90% 61

Hình 4.27: Tần số phục hồi sau khi cắt giảm tải……… 62

Hình 4.28: Mô tả sự sụt giảm của tần số khi xảy ra sự cố……… 63

Hình 4.30: Đồ thị thể hiện giá trị tần số khi có sự cố……… 65

Hình 4.31: Đồ thị thể hiện giá trị tần số sau sự cố……… 65

Hình 4.32: Trình bày giá trị của tần số khi sự cố xảy ra……… 66

Hình 4.33: Trình bày giá trị của tần số đã được phục hồi……….… 68

Hình 4.34: Tần số trước khi cắt giảm tải……… 69

Hình 4.35: Tần số sau khi cắt giảm tải……… 70

Hình 4.36: Các phương án và tổng lượng tải cần sa thải tại các máy phát khi sự cố xảy ra……… 71

Hình 4.37: Tần số trước khi cắt giảm tải……… 71

Hình 4.38: Tần số phục hồi sau khi cắt giảm tải……… 72

Hình 4.39: Tần số khi xảy ra sự cố tại máy phát J345……… 73

H ình 4.41: Tần số khi xảy ra sự cố……… 75

Hình 4.42: Tần số phục hồi ……… 75

Hình 4.43: Trình bày giá trị của tần số tại thời điểm máy phát BLT 138 mở…… 76

Trang 11

xvii

Hình 4.44: Trình bày giá trị của tần số phục hồi sau khi sa thải tải……… 77

Hình 4.45: Các phương án và tổng lượng tải cần sa thải tại các máy phát khi sự cố xảy ra……… 78

Hình 4.46: Sơ đồ khảo sát tại thanh góp……… 78

Hình 4.47: Giá trị tần số khi xảy ra sự cố……… 79

Hình 4.48: Giá trị tần số sau khi cắt giảm tải……… 80

Hình 4.49: Tần số trước khi giảm tải……… 81

Hình 4.50: Tần số phục hồi sau khi giảm tải……… 81

Hình 4.51: Tần số khi bus JO345 mở……… 82

Hình 4.52: Tần số khi bus JO345 phục hồi……… 83

Hình 4.53: Đồ thị tần số trước khi cắt tải……… 84

Hình 4.54: Biểu đồ tần số sau khi cắt tải……… 85

Hình 4.55: Mô tả sự mất ổn định của tần số……… 86

Hình 4.56: Sự phục hồi của tần số khi sa thải phụ tải……… 87

Hình 4.57: Mô tả giá trị tần số khi bus SLACK 345 mở……… 87

Hình 4.58: Mô tả giá trị tần số sau khi sa thải tải……… 88

Hình 4.59: Trình bày các phương án và số lượng tải cần sa thải khi có sự cố thanh góp……… 89

Hình 4.60: Tần số khi xảy ra sự cố máy phát LAUF69……… 90

Trang 12

xviii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ILS: Intelligent Load Shedding

UFLS: Under Frequency Load Shedding

Trang 13

vii

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Tp HCM, ngày 10 tháng 10 năm 2015

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: Nghiên cứu sa thải phụ tải dựa trên thuật toán Heuristic

- Mã số: T2015-04GVT

- Chủ nhiệm: ThS Lê Trọng Nghĩa

- Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

- Thời gian thực hiện: 03/2015-01/2016

4 Kết quả nghiên cứu:

- Báo cáo phân tích việc sa thải phụ tải trên lưới điện 37 nút, 9 máy phát

5 Sản phẩm:

- Tài liệu báo cáo kết quả nghiên cứu

- Bài báo đăng trên tạp chí quốc tế (International Journal of Engineering Research and

Technology)

- Chương trình máy tính hỗ trợ tính toán

6 Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:

- Kết quả nghiên cứu được đăng ở các tạp chí chuyên ngành trong nước và quốc tế

- Kết quả nghiên cứu được dùng làm tài liệu tham khảo cho học viên cao học

- Kết quả nghiên cứu có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các công ty Tư vấn Thiết kế

điện, các công ty điện lực, các cơ sở có đào tạo sau đại học ngành “Thiết bị,mạng và nhà máy điện”, ngành “Kỹ thuật điện”

Trang 14

Coordinator: M.SC Le Trong Nghia

Implementing institution: University of Technical Education Ho Chi Minh City

Duration: from 03/2015 to 01/2016

2 Objective(s):

Study load shedding methods and proposed load shedding method based on Heuristic algorithm

3 Creativeness and innovativeness:

Determining the power of load need to cuts at each bus and following plan that was predefined corresponding to the case when incidents occur It contributes to faster recovery time and minimize the number of the load need to shedding from the system

4 Research results:

- The report analyzes the load shedding on the power system buses 37, 9 generators

5 Products:

- Document research results report

- Paper published on International Journal of Engineering Research and Technology

- Computer programs support calculate

6 Effects, transfer alternatives of research results and applicability:

- The results of the study are published on professional journals in the country and

International Journal

- The research results are used as reference for postgraduate students

- The research results can be used as a reference for the design consultancy power company,

the power company, agencies postgraduate training "equipment, networks and power plants," sector "Electrical Engineering"

Trang 15

1

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ở trong và ngoài nước

Các nhiễu loạn của các hệ thống điện, thường là các sự cố mất một máy phát điện, hoặc bất ngờ thay đổi tải, phụ tải tăng quá mức phát điện của hệ thống Những nhiễu loạn thay đổi về cường độ của nó, tại thời điểm này những nhiễu loạn có thể gây ra mất ổn định hệ thống Ví dụ, khi một phụ tải lớn đột ngột được đóng, hệ thống có thể trở nên mất ổn định Điều này dẫn đến cần thiết để nghiên cứu hệ thống và theo dõi nó

để ngăn chặn hê ̣ thống trở nên mất ổn định

Hai thông số quan trọng nhất phải theo dõi là điện áp và tần số hệ thống Điện áp tại tất

cả các thanh góp và tần số, cả hai đều phải được duy trì trong giới hạn quy định được thiết lập Tần số chủ yếu bị ảnh hưởng bởi công suất tác dụng, trong khi điện áp chủ yếu bị ảnh hưởng bởi công suất phản kháng Nếu các máy phát điện trong hệ thống không cung cấp đủ công suất tải cần thiết, thì tần số hệ thống bắt đầu giảm Khi tất cả các điều khiển sẵn có không thể duy trì ổn định hệ thống khi một sự nhiễu loạn ngẫu nhiên xảy ra, sa thải phụ tải sẽ được sử dụng như là phương sách cuối cùng để giảm thiểu sự mất nguồn điện và tải Việc sa thải phụ tải tập trung giải quyết các vấn đề: khôi phục hệ thống ổn định với thời gian nhanh nhất, lượng tải sa thải ít nhất, chi phí thiệt hại khi mất điện là ít nhất,….Việc nghiên cứu sa thải có 2 mảng nghiên cứu lớn:

- Sa thải phụ tải truyền thống (conventional load shedding) [1,2,3,4]

- Sa thải phụ tải thông minh ILS (Intelligent Load Shedding) [6,7,8]

Mặc dù thành công ở mức độ nhất định, các phương pháp sa thải phụ tải truyền thống dựa trên các rơle sa thải tải dưới tần số hoặc điện áp có những nhược điểm như sau: chỉ xem xét sự suy giảm tần số, hoặc điện áp trong hệ thống, trong các trường hợp này kết quả thường kém chính xác; số lượng một bước tải sa thải đôi khi lớn, nó gây ra

sa thải tải quá mức, các kế hoạch không có sự linh hoạt để tăng số lượng các bước sa thải tải [5], [7] Nhằm tăng hiệu quả sa thải tải, một số phương pháp sa thải tải dựa trên tần số, điện áp và độ nhạy QV tại các thanh góp tải [3] Tuy nhiên, trường hợp này tốc

độ xử lý chương trình giải thuật tương đối chậm và chỉ sử dụng một mô hình máy phát

để mô phỏng hệ thống nhiều máy phát Một số phương pháp sa thải tải thông minh sử

Định dạng
Số trang	22
Dung lượng	9,07 MB