Nghiên cứu sa thải phụ tải dựa trên thuật toán fuzzy AHP

42 4.1 Nghiên cứu trường hợp sự cố mất một máy phát điện trong hệ thống 37 bus, 9 máy phát sử dụng chương trình sa thải phụ tải dựa trên thuật toán AHP.. 42 4.2 Nghiên cứu trường hợp sự

Trang 1

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU SA THẢI PHỤ TẢI

DỰA TRÊN THUẬT TOÁN FUZZY-AHP

MÃ SỐ: T2014-07GVT

Tp Hồ Chí Minh, 2014

S 0 9

S KC 0 0 4 7 6 6

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TP HCM, 11/2014

NGHIÊN CỨU SA THẢI PHỤ TẢI DỰA TRÊN

THUẬT TOÁN FUZZY-AHP

Mã số: T2014-07GVT

Trang 3

x

MỤC LỤC

Trang

Mục lục x

Danh sách các bảng xii

Danh sách các hình xiv

Danh mục các chữ viết tắt xvi

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 2

1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu 2

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 các kết quả nghiên cứu 5

1.2 Tóm lược các chương trình sa thải phụ tải đang áp dụng 7

1.2.1 Sa thải phụ tải dưới tần số 12

1.2.2 Sa thải tải dưới điện áp 18

1.3 Sa thải phụ tải 23

1.3.1 Sa thải phụ tải truyền thống 23

1.3.2 Sa thải phụ tải thông minh (ILS) 26

1.3.2.1 Mô tả việc sa thải phụ tải thông minh 26

1.3.2.2 Sơ đồ khối chức năng ILS 29

Chương 2 MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHÂN CẤP AHP VÀ FUZZY-AHP 31

Trang 4

Nghiên cứu sa thải phụ tải dựa trên thuật toán Fuzzy-AHP

xi

2.1 Quá trình phân tích hệ thống phân cấp - Thuật toán AHP 31

2.1.1 Thuật toán AHP 31

2.1.2 Kỹ thuật mờ hóa và luật hoạt động 34

2.1.3 Mô hình Fuzzy-AHP 34

Chương 3 PHƯƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI DỰA TRÊN THUẬT TOÁN FUZZY-AHP 37

3.1 Phương pháp sa thải phụ tải dựa trên thuật toán Fuzzy-AHP 37

3.2 Kỹ thuật mờ hóa đồ thị phụ tải 40

Chương 4 KHẢO SÁT THỬ NGHIỆM TRÊN HỆ THỐNG 37 BUS 9 MÁY PHÁT 42

4.1 Nghiên cứu trường hợp sự cố mất một máy phát điện trong hệ thống 37 bus, 9 máy phát sử dụng chương trình sa thải phụ tải dựa trên thuật toán AHP 42

4.2 Nghiên cứu trường hợp sự cố mất một máy phát điện trong hệ thống 37 bus, 9 máy phát sử dụng chương trình sa thải phụ tải dựa trên thuật toán FUZZY-AHP.55 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64

4.1 Kết luận 64

4.2 Hướng nghiên cứu phát triển 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

PHỤ LỤC

Bản sao Thuyết minh đề tài đã được phê duyệt

Trang 5

xii

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Các bước sa thải tải của FRCC 8

Bảng 1.2: Các bước sa thải tải của MAAC 8

Bảng 1.3: Chương trình sa thải tải của ERCOT 10

Bảng 1.4: Công thức sa thải tải dựa trên SCADA 17

Bảng 1.5: Sa thải tải bởi Điều hành hệ thống truyền tải Hy Lạp 21

Bảng 2.1: Tỷ lệ so sánh các mức về tầm quan trọng 35

Bảng 3.1: Kết quả tính toán tổng hợp các trường hợp mờ hóa đồ thị phụ tải 41

Bảng 4.1: Dữ liệu tải trong hệ thống 37 bus khi hệ thống đạt 70%, 80%, 90%, 100% phụ tải cực đại 45

Bảng 4.2: Ma trận phán đoán trung tâm phụ tải 46

Bảng 4.3: Ma trận phán đoán các phụ tải ở trung tâm tải 1 46

Bảng 4.7: Giá trị Mi của ma trận các trung tâm phụ tải 47

Bảng 4.8: Giá trị Mi của ma trận các tải ở trung tâm phụ tải 1 47

Bảng 4.12: Giá trị Mi*của ma trận trung tâm phụ tải 49

Bảng 4.13: Giá trị Mi*của ma trận các tải ở trung tâm phụ tải 1 49

Bảng 4.14: Giá trị Mi*của ma trận các tải ở trung tâm phụ tải 2 49

Bảng 4.15: Giá trị Mi*của ma trận các tải ở trung tâm phụ tải 3 49

Bảng 4.16: Giá trị Mi*của ma trận các tải ở trung tâm phụ tải 4 50

Bảng 4.17: Các giá trị Wkj của ma trận trung tâm phụ tải 50

Bảng 4.18: Các giá trị Wdi của các tải ở trung tâm phụ tải 1 50

Trang 6

xiii

Bảng 4.22: Giá trị các hệ số quan trọng của đơn vị tải được tính toán bởi AHP.52 Bảng 4.23: Sắp xếp các đơn vị phụ tải theo giá trị hệ số quan trọng của phụ tải Wij giảm dần 53

Bảng 4.24: Ma trận phán đoán trung tâm phụ tải 56

Bảng 4 25: Ma trận phán đoán các phụ tải ở trung tâm tải 1 57

Bảng 4 28: Ma trận phán đoán các phụ tải ở trung tâm tải 4 57

Bảng 4.29: Giá trị các hệ số quan trọng của đơn vị tải được tính toán bởi Fuzzy-AHP 59

Bảng 4.30: Sắp xếp các đơn vị phụ tải theo giá trị hệ số quan trọng của phụ tải Wij giảm dần 60

Bảng 4.31: Kết quả tính toán tổng hợp các trường hợp mờ hóa đồ thị phụ tải 31

Bảng 4.32: Kết quả so sánh giữa phương pháp sa thải phụ tải theo AHP và Fuzzy-AHP 63

Trang 7

xiv

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1: Mô hình đáp ứng tần số ở trạng thái vận hành ổn định 24

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) 26

Hình 1.3: Cấu trúc tổng quát của chương trình ILS 29

Hình 2.1: Mô hình mạng phân cấp của việc sắp xếp các đơn vị 32

Hình 2.2: Mô hình cạnh tranh giữa M và ~1 M~2 34

Hình 2.3: Tỷ lệ so sánh tầm quan trọng 35

Hình 3.1: Mô hình AHP gồm các vùng trung tâm tải và các đơn vị tải 37

Hình 3.2: Mô hình hệ thống phân cấp AHP 38

Hình 3.3: Lưu đồ các bước sử dụng phương pháp Fuzzy-AHP để sa thải phụ tải40 Hình 3.4: Kỹ thuật mờ hóa đồ thị phụ tải 41

Hình 4.1: Sơ đồ hệ thống 37 bus 9 máy phát 43

Hình 4.2: Tần số hệ thống trong trường hợp sự cố máy phát tại bus số 4 44

Hình 4.3 Đồ thị tần số khi sa thải phụ tải theo AHP ứng với trường hợp vận hành 70% tải 54

Trang 8

Trang 9

xvi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AHP: Analytic Hierarchy Process

ILS: Intelligent Load Shedding

UFLS: Under Frequency Load Shedding

Trang 10

Load Shedding Load Shedding Based On Fuzzy-Ahp Algorithm

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 11 năm 2014

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Thông tin chung:

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

- Mã số: T2014-07GVT

- 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: 02/2014-12/2014

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 mờ hóa AHP (Fuzzy AHP)

3 Tính mới và sáng tạo:

Nghiên cứu việc sa thải phụ tải có xét đến tầm quan trọng phụ tải dựa trên thuật toán phân tích

mờ hóa hệ thống phân cấp Fuzz-AHP để xử lý Ngoài ra, sự thay đổi của tải theo giờ trong ngày, mờ hóa đồ thị phụ tải để đề ra các chiến lược điều khiển khi có sự cố xảy ra

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 Giáo dục kỹ thuật

- 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

- 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 11

Coordinator: M.SC Le Trong Nghia

Implementing institution: University of Technical Education Ho Chi Minh City

Duration: from 02/2014 to 12/2014

2 Objective(s):

Study load shedding methods and proposed load shedding method based on fuzzy AHP algorithm (Fuzzy AHP)

3 Creativeness and innovativeness:

Study load shedding considers the load importance based on Fuzzy Analytic Hierarchy Process Fuzz-AHP algorithm to handle In addition, the change in load by time of day, load profile fuzzy to devise control strategies when the problem occurred

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 Technical Education Journal

- 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

- 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 12

Chương mở đầu

1

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

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, và khi tất

cả các kiểm soát sẵn có không thể duy trì ổn định tần số hệ thống điện, sa thải phụ tải

sẽ được sử dụng như là phương sách cuối cùng để phục hồi lại tần số trong giới hạn định mức Việc sa thải phụ tải tối ưu cần xét đến các chỉ tiêu kinh tế và tầm quan trọng của phụ 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 dụng sự thu thập dữ liệu rộng lớn thời gian thực cập nhật liên tục mô hình hệ thống

Trang 13

2

thống trong việc hỗ trợ các quyết định

Sau sự nhiễu loạn, hệ thống phải trở về trạng thái ban đầu của nó, có nghĩa là phụ tải đã bị sa thải được phục hồi một cách có hệ thống mà không gây ra sự sụp đổ hệ thống Trong trường hợp sự cố lâu dài hoặc phụ tải hệ thống tăng vượt quá mức phát điện của hệ thống, hệ thống điện không thể đáp ứng nhu cầu công suất trong thời gian dài, việc sa thải phụ tải tối ưu cần xét đến các chỉ tiêu kinh tế và tầm quan trọng của phụ tải Điều này thì quan trọng trong việc duy trì ổn định hệ thống điện, sa thải tải đã trở thành một chủ đề quan trọng trong nghiên cứu

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Tính an toàn và ổn định của hệ thống điện luôn là một trong những lợi ích cốt yếu chính liên quan đến sự vận hành và quy hoạch lưới điện Khi tất cả các điều khiển sẵn

có không thể duy trì ổn định hệ thống hoạt động 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 Mặc dù đạt được thành công đến một mức độ lớn, các kế hoạch sa thải tải truyền thống có những nhược điểm nhất định như sau: Số lượng một bước tải đôi khi lớn, nó gây ra quá mức phải sa thải tải Hầu hết các kế hoạch không có sự linh hoạt để tăng số lượng các bước sa thải tải, bằng cách đưa vào các quá độ trong hệ thống Ổn định điện áp không được xem xét trong suốt quá trình sa thải tải so với các

kế hoạch tập trung giám sát tần số và tốc độ thay đổi của tần số

Ngoài ra, thị trường điện đang hướng tới một thị trường cạnh tranh, các nhà sản xuất

và phân phối điện sẽ phải cạnh tranh để bán và mua điện Trong môi trường năng lượng cạnh tranh mới này, hệ thống hỗ trợ quyết định bán/mua là cần thiết để tìm ra hướng kinh tế phục vụ các phụ tải quan trọng với nguồn cung cấp có giới hạn trong điều kiện sự bất ổn định khác nhau Việc ra quyết định bị ảnh hưởng lớn bởi giới hạn

về nguồn, giá thành phát điện, và khả năng truyền tải hiện tại của lưới Nói chung, một

hệ thống quá tải hay sự quá tải của hệ thống có thể giảm được thông qua một vài chiến lược điều khiển như là sự phối hợp phát điện, liên kết với một máy phát khác hoặc là

sa thải phụ tải tối ưu Trong trường hợp đặc biệt của sự thiếu hụt năng lượng thì việc sa thải phụ tải là không thể tránh khỏi

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

1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu

Trang 14

- 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 AHP, AHP

Fuzzy Nghiên cứu việc sa thải phụ tải ở các công ty điện lực

- Tìm các nguồn tài liệu về ổn định và sa thải phụ tải

1.3.3 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu tài liệu, tổng hợp, phân tích, mô hình hóa và mô phỏng

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1 Đối tượng 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

- Phương pháp sa thải phụ tải dựa trên thuâ ̣t toán mờ hóa AHP (Fuzzy-AHP) trên

cơ sở xem xét tầm quan trọng của tải, sự thay đổi của tải theo giờ trong ngày và các điều kiện ràng buộc về giảm bớt phụ tải

- 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 cấp thiết; mục tiêu; cách 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

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 dưới

điện áp, sử dụng thuật toán AHP, Fuzzy-AHP

Định dạng
Số trang	22
Dung lượng	7,03 MB