Nghiên cứu sa thải phụ tải dựa trên thuật toán heuristic

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU SA THẢI PHỤ TẢI DỰA TRÊN THUẬT TOÁN HEURISTIC S K C 0 9 MÃ SỐ: T2015-04GVT S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG DÀNH CHO GIẢNG VIÊN TRẺ NGHIÊN CỨU SA THẢI PHỤ TẢI DỰA TRÊN THUẬT TOÁN HEURISTIC Mã số: T2015-04GVT Chủ nhiệm đề tài: ThS Lê Trọng Nghĩa TP HCM, 10/2015 Nghiên cứu sa thải phụ tải dựa thuật toán Heuristic DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI STT Họ tên Đơn vị công tác lĩnh vực chuyên môn ii Nội dung nghiên cứu cụ thể giao Chữ ký Nghiên cứu sa thải phụ tải dựa thuật toán Heuristic MỤC LỤC Mục lục Trang x Danh sách bảng xiii Danh sách hình xv Danh mục chữ viết tắt xviii CHƢƠNG MỞ ĐẦU 1.1Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài nƣớc 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Mục tiêu – Cách tiếp cận – Phƣơng pháp nghiên cứu 1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu 1.3.2 Cách tiếp cận 1.3.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.4 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Nội dung nghiên cứu Chƣơng TỔNG QUAN CÁC PHƢƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI 1.1 Tổng quan sa thải phụ tải hệ thống điện 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 lƣợc chƣơng trình sa thải phụ tải áp dụng 18 1.3.1 Sa thải phụ tải dƣới tần số 22 1.3.2 Sa thải tải dƣới điện áp 25 Chƣơng TÌM HIỂU THUẬT TOÁN HEURISTIC VÀ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC SA THẢI PHỤ TẢI 29 2.1 Thuật toán Heuristic 29 x Nghiên cứu sa thải phụ tải dựa thuật toán Heuristic 2.2 Xây dựng thuật toán Heuristic 31 2.3 Ứng dụng phƣơng pháp Heuristic việc sa thải phụ tải 32 Chƣơng PHƢƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI DỰA TRÊN THUẬT TOÁN HEURISTIC 33 3.1 Xây dựng chƣơng trình sa thải phụ tải dựa vào tần số 33 3.2 Xây dựng chƣơng trình cắt giảm tải theo thuật toán Heuristic 35 3.2.1 Phƣơng pháp tìm kiếm chiều sâu……………………………………… 35 3.2.2 Phƣơng pháp tìm kiếm chiều rộng……………………………………… 35 3.2.3 Phƣơng pháp tìm kiếm tối ƣu (Best – First – Search)………………… 36 Chƣơng TÍNH TOÁN VÀ THỬ NGHIỆM TRÊN HỆ THỐNG………… 40 4.1 Khảo sát hệ thống gồm 37 bus máy phát…………………………… 40 4.1.1 Sự cố máy phát………………………………………………………… 41 Khảo sát cố máy phát hệ thống làm việc trạng thái bình thƣờng 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 Khảo sát cố máy phát trƣờng hợp hệ thống đạt 80% tải……… 51 a Máy phát LAUF 69……………………………………………………… 51 b Máy phát J345I… ……………………………………………………… 53 c Máy phát J345-II… ……………………………………………………… 55 d Máy phát BLT 138……………………………………………………… 57 e Máy phát SLACK 345… … …………………………………………… 58 Khảo sát cố máy phát trƣờng hợp hệ thống đạt 90% tải……… 61 a Máy phát LAUF 69……………………………………………………… 61 b Máy phát J345I… ……………………………………………………… 63 c Máy phát J345-II… ……………………………………………………… 64 d Máy phát BLT 138……………………………………………………… 66 xi Nghiên cứu sa thải phụ tải dựa thuật toán Heuristic e Máy phát SLACK 345… … …………………………………………… 68 Khảo sát cố máy phát trƣờng hợp hệ thống đạt 100% tải……… 71 a Máy phát LAUF 69……………………………………………………… 71 b Máy phát J345I… ……………………………………………………… 72 c Máy phát J345-II… ……………………………………………………… 74 d Máy phát BLT 138……………………………………………………… 75 4.1.2 Sự cố ngắn mạch góp……………………………………… 78 Ngắn mạch góp JO345…………………………………………… 78 a Trƣờng hợp cố xảy hệ thống trạng thái việc bình thƣờng … 79 b Trƣờng hợp hệ thống đạt 80% 80 c Trƣờng hợp hệ thống đạt 80% 82 d Trƣờng hợp hệ thống làm việc đạt công suất 100% …………………… … 84 Ngắn mạch góp SLACK 345 …………………………………… 85 a Trƣờng hợp hệ thống đạt 80% 85 b Trƣờng hợp hệ thống đạt 80% 87 4.2 So sánh hiệu phục hồi tần số mức sa thải phụ tải………………… 89 4.2.1 Phƣơng pháp sa thải theo tần số, dV/dt tính đến độ nhạy điện áp… 89 4.2.2 Phƣơng pháp sa thải theo tần số, không theo thứ tự dV/dt tính đến độ nhạy điện áp…………………………………………………………………… 90 4.3 Kết luận…………………………………………………………………… 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Bản Thuyết minh đề tài đƣợc phê duyệt xii 92 Nghiên cứu sa thải phụ tải dựa thuật toán Heuristic DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 1.1: Các bƣớc sa thải tải FRCC 19 Bảng 1.2: Các bƣớc sa thải tải MAAC 19 Bảng 1.3: Chƣơng trình sa thải tải ERCOT 21 Bảng 1.4: Sa thải tải Điều hành hệ thống truyền tải Hy Lạp 28 Bảng 4.1: Danh sách máy phát 41 Bảng 4.2: Trình bày kết giá trị dV/dt 43 Bảng 4.3: Trình bày tổng công suất cần sa thải…………………………………… 43 Bảng 4.4: Kết tính toán giá trị dV/dt 45 Bảng 4.5: Tổng công suất cần sa thải 45 Bảng 4.6: Tổng số lƣợng tải đƣợc ngắt 47 Bảng 4.7: Danh sách thứ tự giá trị dV/dt 48 Bảng 4.8: Danh sách tải cần đƣợc cắt giảm 49 Bảng 4.9: Trình bày thời gian, giá trị phục hồi tần số máy phát 50 Bảng 4.10: Thứ tự giá trị dV/dt…………………………………………… 52 Bảng 4.11: Tổng số lƣợng tải cần sa thải………………………………………… 52 Bảng 4.12: Kết danh sách thứ tự giá trị dV/dt 54 Bảng 4.13: Tổng số lƣợng tải cần sa thải 55 Bảng 4.14: Kết giá trị dV/dt 56 Bảng 4.15: Tổng số lƣợng tải đƣợc ngắt 57 Bảng 4.16: Danh sách tải cần đƣợc cắt giảm…………………………………… 58 Bảng 4.17: Danh sách thứ tự giá trị dV/dt 59 Bảng 4.18: Danh sách tải cần đƣợc cắt giảm 59 xiii Nghiên cứu sa thải phụ tải dựa thuật toán Heuristic Bảng 4.19: Trình bày thời gian, giá trị phục hồi tần số máy phát 60 Bảng 4.20: Tổng số lƣợng tải đƣợc ngắt 62 Bảng 4.21: Danh sách giá trị dV/dt tƣơng ứng máy phát bị cố với hệ thống đạt 90% công suất cực đại………………………………………………………………… 63 Bảng 4.22: Tổng số lƣợng tải đƣợc ngắt………………………………………… 64 Bảng 4.23: Tổng số lƣợng tải đƣợc ngắt … 66 Bảng 4.24: Danh sách thứ tự giá trị dV/dt…………………………………………67 Bảng 25: Danh sách tải cần đƣợc cắt giảm 67 Bảng 4.26: Danh sách tải cần đƣợc cắt giảm…………………………………… 68 Bảng 4.27: Danh sách thứ tự giá trị dV/dt 69 Bảng 28: Trình bày thời gian, giá trị phục hồi tần số máy phát 70 Bảng 4.29: Tổng số lƣợng tải đƣợc ngắt………………………………………… 72 Bảng 4.30: Kết giá trị dV/dt 73 Bảng 4.31: Tổng số lƣợng tải đƣợc ngắt………………………………………… 74 Bảng 4.32: Tổng số lƣợng tải đƣợc ngắt………………………………………… 75 Bảng 4.33: Danh sách tải cần đƣợc cắt giảm………………………………………… 76 Bảng 4.34: Trình bày thời gian, giá trị phục hồi tần số máy phát………… 77 Bảng 4.35: Danh sách thứ tự giá trị dV/dt góp xảy cố………………… 79 Bảng 4.36: Số lƣợng tải 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 góp JO345 tần số f < 59.7 Hz………………… 83 Bảng 4.40: Danh sách số lƣợng tải cần ngắt……………………………………… 84 Bảng 4.41: Danh sách số lƣợng tải cần ngắt……………………………………… 86 Bảng 4.42: Danh sách số lƣợng tải cần ngắt……………………………………… 88 Bảng 4.43: Tổng hợp thời gian, giá trị tần số đƣợc phục hồi sau sa thải tải……… 88 Bảng 4.44: Bảng tổng hợp phƣơng phápsa thải phụ tải………………………… 91 xiv Nghiên cứu sa thải phụ tải dựa thuật toán Heuristic DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Mô hình đáp ứng tần số trạng thái vận hành ổn định………………… 12 Hình 1.2: Ảnh hƣởng hệ số cản dịu tải đƣờng giảm tần số (đƣờng cong ổn định hệ thống cho tải khác nhau) 14 Hình 1.3: Cấu trúc tổng quát chƣơng trình ILS 17 Hình 2.1: Quá trình tìm hành trình theo nguyên lý Greedy, đỉnh số điểm xuất phát……………………………………………………………………………… 31 Hình 3.1: Phƣơng pháp tìm kiếm chiều sâu 35 Hình 3.2: Phƣơng pháp tìm kiếm chiều rộng 36 Hình 3.3: Phƣơng pháp tìm kiếm tối ƣu 36 Hình 3.4: Xác định vị trí điểm xảy cố 37 Hình 3.5: Các phƣơng án cắt giảm tải cố xảy ra……………………………… 38 Hình 3.6: Lƣu đồ thuật toán sa thải phụ tải ………………………………………… 39 Hình 4.1: Mô tả hệ thống 37 bus máy phát 40 Hình 4.2: Sơ đồ khảo sát cố hệ thống 41 Hình 4.3 Sơ đồ khảo sát cố máy phát 41 Hình 4.4 Tần số xảy cố…………………………………………………… 42 Hình 4.5 Giá trị điện áp xảy cố 42 Hình 4.6 Giá trị tần số sau phục hồi 44 Hình 4.7: Tần số thời điểm phát sinh cố 44 Hình 4.8: Tần số phục hồi sau sa thải tải……………………………………… 46 Hình 4.9 Giá trị tần số máy phát J345 I-II bị ngắt……………………………………… 46 Hình 4.10 Giá trị tần số đƣợc phục hồi……………………………………………………………… 47 Hình 4.11 Mô tả giá trị tần số máy phát BLT 138 xảy cố 48 Hình 4.12 Mô tả giá trị tần số máy phát BLT 138 sau cố 49 Hình 4.13: Trình bày dao động tần số thời điểm máy phát SLACK 345 mở 50 xv Nghiên cứu sa thải phụ tải dựa thuật toán Heuristic Hình 4.14: Các phƣơng án tổng lƣợng tải cần sa thải cố xảy ra…………… 51 Hình 4.15: Tần số xảy cố tải đạt 80% 51 Hình 4.16: Biểu diễn giá trị tần số phục hồi sau sa thải tải……………………… 53 Hình 4.17: Giá trị tần số cố xảy ra……………………………………… 53 Hình 4.18: Tần số phục hồi sau cố……………………………………………… 54 Hình 4.19: Đồ thị thể giá trị tần số giảm xảy cố…………………… 55 Hình 4.20: Đồ thị thể giá trị tần số phục hồi sau cố……………………… 56 Hình 4.21: Trình bày giá trị tần số xảy cố…………………………… 57 Hình 4.22: Trình bày giá trị tần số phục hồi sau sa thải tải………………… 58 Hình 4.23: Trình bày giá trị tần số máy phát mở………………………… 58 Hình 4.24: Tần số xác lập sau cắt giảm tải…………………………………… 60 Hình 4.25: Các phƣơng án tổng lƣợng tải cần sa thải máy phát cố xảy ra……………………………………………………………………… 61 Hình 4.26:Tần số xảy có cố hệ thống đạt 90% 61 Hình 4.27: Tần số phục hồi sau cắt giảm tải…………………………………… 62 Hình 4.28: Mô tả sụt giảm tần số xảy cố………………………… 63 Hình 4.29: Tần số phục hồi sau cố…………………………………………… 64 Hình 4.30: Đồ thị thể giá trị tần số có cố…………………………… 65 Hình 4.31: Đồ thị thể giá trị tần số sau cố………………………………… 65 Hình 4.32: Trình bày giá trị tần số cố xảy ra…………………………… 66 Hình 4.33: Trình bày giá trị tần số đƣợc phục hồi……………………….… 68 Hình 4.34: Tần số trƣớc cắt giảm tải………………………………………… 69 Hình 4.35: Tần số sau cắt giảm tải…………………………………………… 70 Hình 4.36: Các phƣơng án tổng lƣợng tải cần sa thải máy phát cố xảy ra………………………………………………………………………………… 71 Hình 4.37: Tần số trƣớc cắt giảm tải………………………………………… 71 Hình 4.38: Tần số phục hồi sau cắt giảm tải………………………………… 72 Hình 4.39: Tần số xảy cố máy phát J345…………………………… 73 Hình 4.40: Tần số phục hồi sau cố…………………………………………… 74 Hình 4.41: Tần số xảy cố……………………………………………… 75 Hình 4.42: Tần số phục hồi ……………………………………………………… 75 Hình 4.43: Trình bày giá trị tần số thời điểm máy phát BLT 138 mở…… 76 xvi Nghiên cứu sa thải phụ tải dựa thuật toán Heuristic Hình 4.44: Trình bày giá trị tần số phục hồi sau sa thải tải……………… 77 Hình 4.45: Các phƣơng án tổng lƣợng tải cần sa thải máy phát cố xảy ra………………………………………………………………………………… 78 Hình 4.46: Sơ đồ khảo sát góp………………………………………… 78 Hình 4.47: Giá trị tần số xảy cố……………………………………… 79 Hình 4.48: Giá trị tần số sau cắt giảm tải…………………………………… 80 Hình 4.49: Tần số trƣớc giảm tải…………………………………………… 81 Hình 4.50: Tần số phục hồi sau giảm tải…………………………………… 81 Hình 4.51: Tần số bus JO345 mở…………………………………………… 82 Hình 4.52: Tần số bus JO345 phục hồi……………………………………… 83 Hình 4.53: Đồ thị tần số trƣớc cắt tải……………………………………… 84 Hình 4.54: Biểu đồ tần số sau cắt tải………………………………………… 85 Hình 4.55: Mô tả ổn định tần số…………………………………… 86 Hình 4.56: Sự phục hồi tần số sa thải phụ tải…………………………… 87 Hình 4.57: Mô tả giá trị tần số bus SLACK 345 mở………………………… 87 Hình 4.58: Mô tả giá trị tần số sau sa thải tải……………………………… 88 Hình 4.59: Trình bày phƣơng án số lƣợng tải cần sa thải có cố góp……………………………………………………………………………… 89 Hình 4.60: Tần số xảy cố máy phát LAUF69……………………… 90 Hình 4.61: Tần số sau cắt giảm tải………………………………………… 91 Hình 4.62: Tần số sau cắt giảm tải………………………………………… 92 xvii Nghiên cứu sa thải phụ tải dựa thuật toán Heuristic DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ILS: Intelligent Load Shedding UFLS: Under Frequency Load Shedding xviii Load Shedding Based On Heuristic Algorithm TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Tp HCM, ngày 10 tháng 10 năm 2015 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu sa thải phụ tải dựa 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 Mục tiêu: Nghiên cứu phương pháp sa thải phụ tải đề xuất phương pháp sa thải phụ tải dựa thuâ ̣t toán Heuristic Tính sáng tạo: Xác định số lượng phụ tải cần cắt giảm nút thực theo kế hoạch xác định sẵn tương ứng với trường hợp xảy cố Điều góp phần làm tăng nhanh thời gian phục hồi giảm thiểu số lượng tải cần sa thải khỏi hệ thống Kết nghiên cứu: - Báo cáo phân tích việc sa thải phụ tải lưới điện 37 nút, máy phát Sản phẩm: - Tài liệu báo cáo kết nghiên cứu - Bài báo đăng tạp chí quốc tế (International Journal of Engineering Research and Technology) - Chương trình máy tính hỗ trợ tính toán Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: - Kết nghiên cứu đăng tạp chí chuyên ngành nước quốc tế - Kết nghiên cứu dùng làm tài liệu tham khảo cho học viên cao học - Kết nghiên cứu sử dụng làm tài liệu tham khảo cho công ty Tư vấn Thiết kế điện, công ty điện lực, sở có đào tạo sau đại học ngành “Thiết bị,mạng nhà máy điện”, ngành “Kỹ thuật điện” Trưởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài vii Load Shedding Based On Heuristic Algorithm INFORMATION ON RESEARCH RESULTS General information: Project title: Load Shedding Based On Heuristic Algorithm Code number: T2015-04GVT Coordinator: M.SC Le Trong Nghia Implementing institution: University of Technical Education Ho Chi Minh City Duration: from 03/2015 to 01/2016 Objective(s): Study load shedding methods and proposed load shedding method based on Heuristic algorithm 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 Research results: - The report analyzes the load shedding on the power system buses 37, generators Products: - Document research results report - Paper published on International Journal of Engineering Research and Technology - Computer programs support calculate 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" viii Chương mở đầu CHƢƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài nƣớc Các nhiễu loạn hệ thống điện, thường cố máy phát điện, bất ngờ thay đổi tải, phụ tải tăng mức phát điện hệ thống Những nhiễu loạn thay đổi cường độ nó, thời điểm nhiễu loạn gây ổn định hệ thống Ví dụ, phụ tải lớn đột ngột đóng, hệ thống trở nên ổn định Điều dẫn đến cần thiết để nghiên cứu hệ thống theo dõi để ngăn chặn ̣ thố ng trở nên ổn định Hai thông số quan trọng phải theo dõi điện áp tần số hệ thống Điện áp tất góp tần số, hai phải trì giới hạn quy định thiết lập Tần số chủ yếu bị ảnh hưởng công suất tác dụng, điện áp chủ yếu bị ảnh hưởng công suất phản kháng Nếu máy phát điện hệ thống không cung cấp đủ công suất tải cần thiết, tần số hệ thống bắt đầu giảm Khi tất điều khiển sẵn có trì ổn định hệ thống nhiễu loạn ngẫu nhiên xảy ra, sa thải phụ tải sử dụng phương sách cuối để giảm thiểu nguồn điện tải Việc sa thải phụ tải tập trung giải vấn đề: khôi phục hệ thống ổn định với thời gian nhanh nhất, lượng tải sa thải nhất, chi phí thiệt hại điện nhất,….Việc nghiên cứu sa thải có 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 mức độ định, phương pháp sa thải phụ tải truyền thống dựa rơle sa thải tải tần số điện áp có nhược điểm sau: xem xét suy giảm tần số, điện áp hệ thống, trường hợp kết thường xác; số lượng bước tải sa thải lớn, gây sa thải tải mức, kế hoạch linh hoạt để tăng số lượng bước sa thải tải [5], [7] Nhằm tăng hiệu sa thải tải, số phương pháp sa thải tải dựa tần số, điện áp độ nhạy QV các góp t ải [3] Tuy nhiên, trường hợp tốc độ xử lý chương trình giải thuật tương đối chậm sử dụng mô hình máy phát để mô hệ thống nhiều máy phát Một số phương pháp sa thải tải thông minh sử Chương mở đầu dụng thu thập liệu rộng lớn thời gian thực cập nhật liên tục mô hình hệ thống thời gian thực máy tính dựa kinh nghiệm chuyên gia vận hành hệ thống việc hỗ trợ định Sau nhiễu loạn, hệ thống phải trở trạng thái ban đầu nó, có nghĩa phụ tải bị sa thải phục hồi cách có hệ thống mà không gây sụp đổ hệ thống Trong trường hợp cố lâu dài phụ tải hệ thống tăng vượt mức phát điện hệ thống, hệ thống điện đáp ứng nhu cầu công suất thời gian dài, việc sa thải phụ tải tối ưu cần xét đến tiêu kinh tế tầm quan trọng phụ tải Điều quan trọng việc trì ổn định hệ thống điện, sa thải tải trở thành chủ đề quan trọng nghiên cứu 1.2 Tính cấp thiết đề tài Tiêu chuẩn đánh giá ổn định chất lượng điện hệ thống giá trị tần số điện áp Nếu hai tham số thay đổi vượt ngưỡng cho phép gây nên nhiễu loạn dẫn đến ổn định hệ thống Khi nhiễu loạn xảy làm cho cân công suất hệ thống không đảm bảo tần số thay đổi Nên có bất ổn tần số điện áp gây nhiễu loạn kéo dài nhiễu loạn dẫn đến tan rã hệ thống Trong số trường hợp hệ thống xảy tình trạng thiếu nguồn làm tần số giảm thấp Điều không ảnh hưởng đến phụ tải mà gây rã lưới biện pháp phòng ngừa khắc phục hiệu Bên cạnh đó, xảy có đột ngột tăng tải mà lượng công suất dự trữ hệ thống không đáp ứng kịp thời đầy đủ nguyên nhân gây nên tan rã hệ thống lúc hệ thống lưới xuất chênh lệch công suất phát công suất tiêu thụ Khi xảy cố hay nhiễu loạn kéo dài giá trị tần số điện áp nút thay đổi việc nhanh chóng đưa tham số tiến dần giá trị ban đầu tái lập điểm ổn định điều quan trọng nhằm hạn chế tối đa việc sụp đổ hệ thống Sự tải hệ thống giảm thông qua vài chiến lược điều khiển phối hợp phát điện Vì thế, việc sa thải phụ tải phương pháp lựa chọn giải pháp cuối Tuy nhiên, số lượng tải cần ngắt thời gian cắt xem yếu tố quan trọng để định việc giữ ổn định hệ thống Chương mở đầu 1.3 Mục tiêu – Cách tiếp cận – Phƣơng pháp nghiên cứu 1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu phương pháp sa thải phụ tải đề xuất phương pháp sa thải phụ tải dựa thuâ ̣t toán Heuristic 1.3.2 Cách tiếp cận - Tìm hiểu cố thường xảy hệ thống điện, ổn định, sa thải phụ tải - Tìm hiểu trình độ điện từ máy phát điện thuật toán Heuristic - Nghiên cứu việc sa thải phụ tải công ty điện lực - Tìm nguồn tài liệu ổn định sa thải phụ tải 1.3.3 Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu tài liệu, tổng hợp, phân tích, mô hình hóa mô - Ứng dụng phần mềm Powerworld để mô kiểm nghiệm kết đề xuất 1.4 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu: trình độ, ổn định hệ thống điện sa thải phụ tải 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan phương pháp sa thải phụ tải - Nghiên cứu tìm hiểu thuật toán Heiristic - Phương pháp sa thải phụ tải dựa thuâ ̣t toán Heuristic sở xem xét thứ tự sa thải phụ tải dựa kế hoạch - Khảo sát, tính toán, thử nghiệm mô hình 37 góp máy phát, nhằm kiểm chứng hiệu phương pháp đề xuất 1.5 Nội dung nghiên cứu PHẦN MỞ ĐẦU Tổng quan hướng nghiên cứu: tóm tắt kết nghiên cứu nước, tính cấp thiết; mục tiêu; cách tiếp cận; phương pháp nghiên cứu, đối tượng phạm vi nghiên cứu, nội dung nghiên cứu Đặt vấn đề hướng giải vấn đề, nhằm trì ổn định hệ thống điện PHẦN NỘI DUNG Chương 1: Tổng quan phương pháp sa thải phụ tải Chương mở đầu Trình bày lý thuyết kế hoạch sa thải phụ tải, phương pháp sa thải phụ tải truyền thống đại, bao gồm kỹ thuật sa thải phụ tải tần số, điện áp, sử dụng thuật toán Heuristic Chương 2: Tìm hiểu thuật toán Heuristic việc ứng dụng sa thải phụ tải Chương 3: Phương pháp sa thải phụ tải dựa thuâ ̣t toán Heuristic Chương 4: Khảo sát, thử nghiệm nhằm kiểm chứng hiệu phương pháp đề xuất Việc khảo sát, thử nghiệm mô hình 37 góp máy phát, nhằm kiểm chứng hiệu phương pháp đề xuất Thử nghiệm chương trình sa thải tải hệ thống 37 góp máy phát điện phần mềm Powerworld Đối với hệ thống thử nghiệm xem xét nhiễu loạn trường hợp máy phát điện, mô quan sát kết nhận áp dụng chương trình sa thải tải sở thuật toán Heuristic KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trình bày kết đạt đề tài, hướng nghiên cứu phát triển đề tài Chương Chương TỔNG QUAN VỀ SA THẢI PHỤ TẢI 1.1 Tổng quan sa thải phụ tải hệ thống điện Hệ thống điện giới nói chung hệ thống điện Việt Nam nói riêng đóng vai trò quan trọng phát triển kinh tế quốc gia sở hạ tầng quan trọng kinh tế quốc dân Một hệ thống điện chia thành ba phần chính: Phần phát điện bao gồm nhà máy phát điện như: nhiệt điện bao gồm nhiệt điện chạy dầu (FO,DO), than, khí, hạt nhân, nhà máy thủy điện số loại phát điện khác Phần truyền tải, coi hệ thống xương sống hệ thống điện bao gồm đường dây cao áp, hạ máy biến áp truyền tải Phần tiêu thụ trạm phân phối trung hạ áp đưa đến công ty, xí nghiệp hộ dân tiêu thụ Theo đánh giá Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), năm 2015, để bảo đảm mục tiêu tăng trưởng GDP nước đạt 6,2%, EVN dự báo phụ tải điện đạt 26.000MW Với tổng công suất nguồn điện toàn hệ thống có khoảng 34.000MW năm 2015 năm thứ ba liên tiếp, hệ thống điện quốc gia có dự phòng công suất Năm 2015 có thuận lợi nhiều công trình lưới điện quan trọng trước đưa vào vận hành, có dự án tăng cường truyền tải Bắc - Nam Cụ thể, công trình nguồn điện 40 công trình truyền tải điện hoàn thiện, góp phần bảo đảm điện cho miền Nam giữ an toàn vận hành hệ thống Ngoài ra, EVN đặc biệt coi trọng việc vận hành an toàn, hệ thống 500kV Bắc - Nam điều kiện truyền tải cao cho miền Nam, đưa vào vận hành tiến độ công trình lưới điện Để sẵn sàng đáp ứng cho khả nhu cầu điện tăng cao hơn, EVN đặt mục tiêu năm 2015 sản xuất mua 156,9 tỷ kWh tăng 10,3% so với năm 2014 Tuy nhiên, thách thức lớn EVN việc nguồn phát điện phân bố không đều: Dư thừa công suất tập trung miền Bắc, nhiều dự án nguồn điện phía Nam chậm tiến độ, tăng trưởng phụ tải lớn lại tập trung khu vực Chương Vì vậy, nhiệm vụ trọng tâm năm 2015 ngành điện tập trung giải pháp để bảo đảm cấp điện cho toàn hệ thống, cho miền Nam giai đoạn cao điểm mùa khô Để đảm bảo cung cấp điện tháng mùa khô năm 2015, Bộ trưởng Bộ Công Thương yêu cầu Tập đoàn Điện lực VN (EVN) thường xuyên theo dõi biến động phụ tải điện toàn quốc khu vực, đề xuất kế hoạch huy động nguồn điện Bộ yêu cầu Trung tâm Điều độ hệ thống điện quốc gia xây dựng kế hoạch chi tiết để huy động nguồn điện; hạn chế tối đa cắt sa thải phụ tải thiếu nguồn vào tháng mùa khô Điện áp tần số hệ thống hai thông số quan trọng phải theo dõi để đảm bảo hệ thống vận hành ổn định Điện áp tất góp tần số, hai phải trì giới hạn quy định thiết lập Tần số bị ảnh hưởng chênh lệch công suất phát nhu cầu phụ tải Nếu máy phát điện khác hệ thống cung cấp đủ công suất cần thiết, tần số hệ thống bắt đầu giảm Để phục hồi lại tần số giới hạn định mức, chương trình sa thải tải cần áp dụng cho hệ thống Trường hợp cố lâu dài, hệ thống điện đáp ứng nhu cầu công suất thời gian dài, việc sa thải phụ tải tối ưu cần xét đến tiêu kinh tế tầm quan trọng phụ tải Khi tần số giảm đến điểm nhận chắn xác định trước phần trăm tổng phụ tải sa thải Nếu có giảm tiếp tần số đạt đến điểm nhận thứ hai, tỷ lệ phần tải lại sa thải Quá trình diễn tiếp tục tần số tăng giới hạn Quá trình điều tần diễn sau: - Cấp điều độ có quyền điều tần phải thường xuyên theo dõi lượng công suất dự phòng điều tần cấp I, xu hướng thay đổi phụ tải HTĐ để chủ động điều chỉnh công suất phát NMĐ, đảm bảo mức dự phòng quay theo quy định - Cấp điều độ có quyền điều tần quy định nhiều NMĐ tham gia điều tần cấp I Căn vào nhiệm vụ phân công điều tần mà NMĐ điều tần cấp I đưa tự động điều chỉnh công suất, tần số vào làm việc phù hợp thực tế Khi gần hết Chương lượng công suất dự phòng cho việc điều tần, NMĐ phải kịp thời báo cho cấp điều độ có quyền điều khiển - Tất NMĐ không làm nhiệm vụ điều tần cấp I phải tham gia điều tần cấp II (trừ trường hợp chấp thuận cấp điều độ có quyền điều khiển) Khi tần số HTĐ mức 50Hz ± 0,5Hz 15 giây, NMĐ làm nhiệm vụ điều tần cấp II phải tham gia điều chỉnh theo khả tổ máy để đưa tần số HTĐ mức 50Hz ± 0,2Hz Khi tần số HTĐ đưa mức trên, tất NMĐ tham gia điều tần cấp II giữ nguyên công suất báo cho cấp điều độ có quyền điều khiển để xác nhận toán dịch vụ điều tần theo Quy trình xác định vận hành dịch vụ phụ trợ Cục Điều tiết Điện lực ban hành Các yêu cầu điều tần, điều áp,sa thải phụ tải, sa thải nguồn  Giới hạn tần số - Tần số HTĐ quốc gia phải trì mức: 50Hz ± 0,2Hz - Khi chưa ổn định, cho phép làm việc mức: 50Hz ± 0,5Hz  Điều tần cấp I Là đáp ứng AGC nhằm trì tần số mức 50Hz ± 0,1Hz  Điều tần cấp II Là điều chỉnh tự động tay tổ MPĐ nhằm đưa tần số khoảng 50Hz ± 0,5Hz khoảng 50Hz ± 0,2Hz  Điều tần cấp III Là điều chỉnh lệnh điều độ để đưa tần số HTĐ vận hành ổn định đảm bảo phân bổ kinh tế công suất phát tổ MPĐ  Tham gia điều tần - Cấp điều độ có quyền điều tần phải thường xuyên theo dõi lượng công suất dự phòng điều tần cấp I, xu hướng thay đổi phụ tải HTĐ để chủ động điều chỉnh công suất phát NMĐ, đảm bảo mức dự phòng quay theo quy định - Cấp điều độ có quyền điều tần quy định nhiều NMĐ tham gia điều tần cấp I Căn vào nhiệm vụ phân công điều tần mà NMĐ điều tần cấp I đưa tự động điều chỉnh công suất, tần số vào làm việc phù hợp thực tế Khi gần hết S K L 0 [...]... pháp nghiên cứu 1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu các phương pháp sa thải phụ tải và đề xuất phương pháp sa thải phụ tải dựa trên thuâ ̣t toán Heuristic 1.3.2 Cách tiếp cận - Tìm hiểu các sự cố thường xảy trên hệ thống điện, về mất ổn định, sa thải phụ tải - Tìm hiểu quá trình quá độ điện từ của máy phát điện và thuật toán Heuristic - Nghiên cứu việc sa thải phụ tải ở các công ty điện lực - Tìm... 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 2 Mục tiêu: Nghiên cứu các phương pháp sa thải phụ tải và đề xuất phương pháp sa thải phụ tải dựa trên thuâ ̣t toán Heuristic 3 Tính... và sa thải phụ tải 1.3.3 Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu tài liệu, tổng hợp, phân tích, mô hình hóa và mô phỏng - Ứng dụng phần mềm Powerworld để mô phỏng kiểm nghiệm kết quả đề xuất 1.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu: các quá trình quá độ, ổn định hệ thống điện và sa thải phụ tải 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan các phương pháp sa thải phụ tải - Nghiên cứu. .. 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... tải - Nghiên cứu tìm hiểu thuật toán Heiristic - Phương pháp sa thải phụ tải dựa trên thuâ ̣t toán Heuristic trên cơ sở xem xét thứ tự sa thải phụ tải dựa trên kế hoạch - Khảo sát, tính toán, thử nghiệm trên mô hình 37 thanh góp 9 máy phát, nhằm kiểm chứng hiệu quả phương pháp đề xuất 1.5 Nội dung nghiên cứu PHẦN MỞ ĐẦU Tổng quan về hướng nghiên cứu: tóm tắt các kết quả nghiên cứu ở ngoài nước, tính... tiếp cận; phương pháp nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, nội dung nghiên cứu Đặt vấn đề và hướng giải quyết vấn đề, nhằm duy trì ổn định hệ thống điện PHẦN NỘI DUNG Chương 1: Tổng quan các phương pháp sa thải phụ tải 3 Chương mở đầu Trình bày lý thuyết về các kế hoạch sa thải phụ tải, các phương pháp sa thải phụ tải truyền thống và hiện đại, bao gồm các kỹ thuật sa thải phụ tải dưới tần số, và... dụng thuật toán Heuristic Chương 2: Tìm hiểu thuật toán Heuristic và việc ứng dụng trong sa thải phụ tải Chương 3: Phương pháp sa thải phụ tải dựa trên thuâ ̣t toán Heuristic Chương 4: Khảo sát, thử nghiệm nhằm kiểm chứng hiệu quả phương pháp đề xuất Việc khảo sát, thử nghiệm trên mô hình 37 thanh góp 9 máy phát, nhằm kiểm chứng hiệu quả phương pháp đề xuất Thử nghiệm chương trình sa thải tải trên. . .Nghiên cứu sa thải phụ tải dựa trên thuật toán Heuristic Hình 4.44: Trình bày giá trị của tần số phục hồi sau khi sa thải tải …………… 77 Hình 4.45: Các phƣơng án và tổng lƣợng tải cần sa thải tại các máy phát khi sự cố xảy ra………………………………………………………………………………… 78 Hình 4.46: Sơ đồ khảo sát tại thanh... 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 t ải [3] Tuy nhiên, trường hợp này tốc độ xử lý chương trình giải thuật tương đối chậm và chỉ sử dụng một... được mô phỏng và quan sát kết quả nhận được khi áp dụng chương trình sa thải tải trên cơ sở thuật toán Heuristic KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trình bày các kết quả đạt được trong đề tài, và hướng nghiên cứu phát triển của đề tài 4 Chương 1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ SA THẢI PHỤ TẢI 1.1 Tổng quan về sa thải phụ tải trong hệ thống điện Hệ thống điện trên thế giới nói chung và hệ thống điện ở Việt Nam nói riêng đóng