HEURISTIC TOI UU PHAN BO CONG SUAT TRONG HE THONG DIEN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHƯƠNG PHÁP HEURISTIC TỐI ƯU PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Chuyên ngành : Thiết bị mạng nhà máy điện Mã số ngành : 60 52 50 TP HỒ CHÍ MINH - 08/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHƯƠNG PHÁP HEURISTIC TỐI ƯU PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Chuyên ngành : Thiết bị mạng nhà máy điện Mã số ngành : 60 52 50 Học viên thực : Người hướng dẫn : PGS.TS Quyền Huy Ánh TP HỒ CHÍ MINH - 08/2015 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS QUYỀN HUY ÁNH (Họ tên, học hàm học vị, chữ ký)  Cán chấm nhận xét 1: (Họ tên, học hàm học vị, chữ ký)  Cán chấm nhận xét 2: (Họ tên, học hàm học vị, chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Ngày……tháng ……năm … LỜI CẢM ƠN Trước tiên, người thực xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Quyền Huy Ánh, người tận tình hướng dẫn dìu dắt tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn tất Quý Thầy, Cô trang bị cho khối lượng kiến thức bổ ích quí báu trình học tập nghiên cứu Xin cảm ơn Cha, Mẹ nuôi khôn lớn tạo điều kiện để học tập tốt suốt quản đời vừa qua để có ngày hôm Xin cảm ơn Anh, Chị, bạn bè đồng nghiệp, người ln giành tình cảm sâu sắc nhất, ln động viên, khuyến khích tơi vượt qua khó khăn suốt q trình thực luận văn Kính gửi đến q Thầy Cơ người thân lời cảm ơn chân thành lời chúc sức khỏe TP Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2015 Người thực TĨM TẮT Luận văn tìm hiểu ứng dụng phương pháp Newton vào toán OPF ý đến nghiệm suy quan trọng để viết mã nguồn giải tốn OPF cách nhanh chóng Đặc biệt, luận văn thực thi giải toán OPF dựa phương pháp Newton vào môi trường mô PowerWorld OPF toán kết hợp toán vận hành kinh tế với tốn phân bố cơng suất để tối thiểu chi phí sản xuất mà khơng có q tải đường dây Trước tiên, luận văn mô tả cách xác định lượng công suất phát tổ máy điều khiển vùng để đáp ứng đủ tải với tổng chi phí sản xuất vùng bé Nhược điểm toán vận hành kinh tế bỏ qua giới hạn cho phép thiết bị hệ thống truyền tải Mỗi đường dây máy biến áp có khả truyền tải lượng công suất định Trong khứ, hệ thống truyền tải thiết kế cho vận hành kinh tế tổ máy khơng có vi phạm giới hạn Vì vậy, cần giải toán vận hành kinh tế đủ Tuy nhiên, với xu hướng mở rộng thị trường cạnh tranh tự do, hệ thống truyền tải ngày trở nên phức tạp với nhiều ràng buộc Do đó, luận văn tiếp tục nghiên cứu tốn tối ưu chi phí phát kể đến ràng buộc cho đường dây Đây biết toán OPF Về bản, OPF toán điều khiển tối ưu Chi phí liên quan đến hệ thống nhìn chung qui vào chi phí sản xuất máy phát Từ quan điểm tốn OPF, trì an ninh hệ thống cần phải giữ thiết bị hệ thống vận hành giới hạn mong muốn trạng thái xác lập Giới hạn vận hành gồm công suất phát lớn nhỏ nhất, dòng cơng suất MVA chạy đường dây máy biến áp, điện áp nút hệ thống nằm phạm vi xác định Để đạt mục tiêu trên, tốn OPF trình bày tất chức điều khiển xác lập hệ thống Điều khiển máy phát điều khiển hệ thống truyền tải chức toán OPF Đối với máy phát, OPF điều khiển công suất tác dụng phát, điện áp đầu cực máy phát Đối với hệ thống truyền tải, OPF điều khiển tỷ số đầu phân áp máy biến áp góc lệch pha máy biến áp, điều khiển tụ bù mắc shunt thiết bị linh động khác hệ thống truyền tải AC (FACTS) mục tiêu tốn OPF Xác định chi phí biên cho hệ thống mục tiêu thứ hai toán OPF Chi phí biên hỗ trợ định giá giao dịch công suất tác dụng giá phụ thuộc vào loại dịch vụ dịch vụ khuyến khích điện áp thơng qua khuyến khích sử dụng cơng suất phản kháng MVar Vì vậy, OPF tốn điều khiển toán kinh tế Cuối cùng, thảo luận mẫu ứng dụng toán OPF Những ứng dụng gồm loại bỏ tải đường dây, điều khiển hệ thống truyền tải, giá công suất tác dụng giá công suất phản kháng giá biên hệ thống truyền tải Bài toán OPF đề cập trạng thái xác lập hệ thống ABSTRACT This thesis will explore the application of Newton’s method to the OPF problem and attend to the important heuristics to creating an OPF which achieves solution in a rapid manner Specifically, it will explore the implementation of a Newton’s method based OPF in the power system simulator POWERWORLD OPF combines economic dispatch with power flow so as to optimize generation with out exceeding limits on transmission line load ability First, the thesis discusses the economic dispatch problem for the typical case, include inequality constraints on generator outputs and include transmission losses The thesis describes how the real power output of each controlled generating unit in an area is selected to meet a given load and to minimize the total operating costs in the area Economic dispatch has one significant shortcoming – it ignores the limits imposed by the devices in the transmission system Each transmission line or transformer has a limit on the amount of power that can be transmitted through it, with the limits arising because of thermal, voltage or stability considerations Traditionally, the transmission system was designed so that when the generation was dispatched economically there would be no limit violations Hence, just solving economic dispatch was usually sufficient However, with the worldwide trend toward deregulation of the electric utility industry, the transmission system is becoming increasingly constrained Therefore, the thesis continues to discuss about the solution to the problem of optimizing the generation while enforcing the transmission lines This is known as the optimal power flow (OPF) The OPF is basically an optimal control problem The primary goal of a generic OPF is to minimize the costs of meeting the load demand for a power system while maintaining the security of the system The costs associated with the power system may depend on the situation, but in general they can be attributed to the cost of generating power (megawatts) at each generator From the viewpoint of an OPF, the maintenance of system security requires keeping each device in the power system within its desired operation range at steady-state This will include maximum and minimum outputs for generators, maximum MVA flows on transmission lines or transformers, as well as keeping system bus voltages within specified ranges To achieve these goals, the OPF will perform all the steady-state control functions of the power system These functions may include generator control and transmission system control For generators, the OPF will control generator MW outputs as well as generator voltage For the transmission system, the OPF may control the tap ratio or phase shift angle for variable transformers, switched shunt control, and all other flexible ac transmission system (FACTS) devices A secondary goal of an OPF is the determination of system marginal cost data This marginal cost data can aid in the pricing of MW transactions as well as the pricing ancillary services such as voltage support through MVAR support So that, the OPF concern with the control and economic problems Finally, sample applications of the OPF are discussed These include transmission line overload removal, transmission system control, real and reactive power pricing, and transmission system marginal pricing It should be noted that the OPF only addresses steady-state operation of the power system MỤC LỤC CHƯƠNG DẪN NHẬP .i 1.1 Tính cần thiết đề tài .ii 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu .iv 1.3 Đối tượng nghiên cứu giới hạn đề tài iv 1.4 Phương pháp nghiên cứu iv 1.5 Các bước tiến hành .v 1.6 Điểm luận văn v 1.7 Giá trị thực tiễn luận văn .v 1.8 Nội dung thực .v CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TỐI ƯU PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 2.1 Mục tiêu tối ưu phân bố công suất .2 2.2 Tối ưu hàm phi tuyến tính 2.3 Tối ưu thông số ràng buộc - Ràng buộc dạng cân 2.4 Tối ưu tham số ràng buộc - Ràng buộc dạng không cân CHƯƠNG VẬN HÀNH KINH TẾ HỆ THỐNG ĐIỆN5 3.1 Chi phí nhiên liệu nhà máy nhiệt 3.2 Vận hành kinh tế bỏ qua tổn thất không hạn chế điện phát 3.3 Vận hành kinh tế kể đến tổn thất công suất 12 3.4 Giải thuật vận hành kinh tế hệ thống - econdispatch 17 3.5 Nguồn gốc công thức tổn thất công suất hệ thống điện 19 3.6 Giải thuật xác định hệ số tổn thất - cobloss 25 3.7 Giải thuật tính tổng chi phí sản xuất - togencost 26 3.8 Minh họa giải tốn tối ưu máy phát ngơn ngữ Matlab .27 3.8.1 Vận hành kinh tế không kể đến giới hạn công suất phát 28 3.8.2 Vận hành kinh tế có kể đến giới hạn công suất phát 28 3.8.3 Xác định hệ số tổn thất công suất 29 3.8.4 Vận hành kinh tế có kể đến giới hạn phát tổn thất công suất 31 CHƯƠNG NEWTON 42 OPF DỰA VÀO PHƯƠNG PHÁP 4.1 Giới thiệu phương pháp Newton 43 4.1.1 Phát biểu toán OPF 44 4.1.2 Khai triển Lagrang, Gradient Hessian .44 4.1.3 Ứng dụng ràng buộc không cân vào toán OPF 45 4.1.4 Phương pháp giải 45 4.2 Ứng dụng phương pháp Newton vào OPF .47 4.2.1 Hàm mục tiêu .47 4.2.2 Ràng buộc cân .47 4.2.3 Ràng buộc không cân 48 4.2.4 Ràng buộc mềm sử dụng hàm phạt 49 4.2.5 Nghiên cứu biến rời rạc 50 4.2.6 Sơ lược toán tối ưu phân bố công suất .50 4.2.7 Tóm lược số hạng Lagrang 51 4.2.8 Tính Gradient Hessian .52 4.2.9 Giải toán OPF theo thời gian 52 4.3 Minh họa qui trình thuật tốn tối ưu phân bố cơng suất 54 4.4 Thông tin thu từ giải tốn tối ưu phân bố cơng suất 56 CHƯƠNG HEURISTIC GIẢI BÀI TOÁN OPF .57 5.1 Phân loại biến OPF 58 5.2 Thực thi kỹ thuật ma trận thưa 58 5.3 Xác định ràng buộc không cân 60 5.4 Đề xuất luật cho toán OPF 63 5.4.1 Luật xác định ràng buộc không cân để tác động 63 Luận văn tốt nghiệp Phương pháp Heuristic tối ưu phân bố công suất hệ thống điện B5 Chèn máy biến áp vào mơ hình • Chọn Insert/Tranfomer từ trình đơn chọn biểu tượng cơng cụ chèn • từ Di chuyển chuột đến muốn gắn máy biến áp vào nhấp chuột trái • Di chuyển chuột đến thứ hai cần gắn đầu lại máy biến áp Nhấn Enter, hộp thoại thông số máy biến áp xuất hiện, cho phép nhập nhập vào thông số máy biến áp tên gắn máy biến áp vào, điện áp hai cái, vùng đặt máy biến áp, Thẻ Tranfomer Control cho phép nhập góc lệch pha, tỉ số máy biến áp lựa chọn trạng thái: Không tự động điều khiển (No Automatic Control) Điều khiển công suất phản kháng (Reactive Power Control) Điều khiển góc dịch pha (Phase Shift Control) Tự động điều chỉnh điện áp (AVR): Nhấp chuột vào thẻ Automatic Control Option, hộp thoại Tran Lệnh thực Nhập thông số như: điện trở, điện kháng, kích thước đ Phụ lục 162 Luận văn tốt nghiệp Phương pháp Heuristic tối ưu phân bố công suất hệ thống điện B6 Chèn máy cắt vào mô hình Chọn Insert Circuit Breaker từ trình đơn chính, sau di chuyển đến nơi cần đặt máy cắt Nhấp trái chuột, hộp thoại tùy chọn xuất Nếu không chọn lại nhấp OK để kết thúc cơng việc B7 Chèn tụ bù ngang bù dọc vào hệ thống Chọn Insert/Switched Shunt từ trình đơn chính, sau di chuyển đến nơi cần đặt tụ bù Nhấp trái chuột, hộp thoại tùy chọn xuất Nhập vào giá trị công suất phản kháng danh định cho tụ Nhấp OK để kết thúc - Số cái, tên mà tụ gắn vào, trạng thái tụ bù đóng hay mở (mặc định đóng) hướng đặt tụ bù,k • Hiển thị thơng tin giá trị cho cái: + Chọn cái, nhấp phải chuột, hình xuất menu: Phụ lục 163 Luận văn tốt nghiệp Phương pháp Heuristic tối ưu phân bố công suất hệ thống điện Nhấp chuột vào Add New Fields Arround Nút… hộp thoại Insert Fields Around Selected Objects hiển thị: + Chọn Pos (Position) nào, hộp thoại lựa chọn thông tin xuất hiện: + Trên hộp thoại cho phép ta lựa chọn thông số sau: tên cái, điện áp,… để hiển thị + + Nhấp OK để xác nhận + Tương tự cho thông số khác tương ứng chọn Pos lại + Thực tương tự cho đối tượng khác đường dây, máy phát Phụ lục G ĐIỀU KHIỂN MÔ PHỎNG TRONG MÔI TRƯỜNG POWERWORLD  Simulation Control – Điều khiển mơ Chức Simulator PowerWorld mô vận hành hệ thống nhiều liên kết Mơ mơ tức thời mô hệ thống theo thời gian Menu Simulation thẻ chương trình tương ứng sử dụng để điều khiển mô Đối với mô theo thời gian, menu sử dụng để bắt đầu trình mơ phỏng, tạm dừng mơ reset q trình mơ giá trị ban đầu Đồng hồ hệ thống ln nhìn thấy q trình mơ thể thời gian bắt đầu mô thời gian kết thúc mô Đồng hồ hệ thống xuất cửa sổ riêng bảng góc bên phải trạng thái cửa sổ Một loại mô khác, mô tức thời, thực cách chọn Single Solution từ menu từ bảng chương trình Những nhiệm vụ sau thực thơng qua menu Simulation bảng chương trình tương ứng Phụ lục 164 Luận văn tốt nghiệp Phương pháp Heuristic tối ưu phân bố công suất hệ thống điện ♦ Starting the Simulation: Để bắt đầu q trình mơ theo thời gian, chọn Simulation/Play từ menu kích vào nút play bảng Run Mode Đồng hồ mơ thấy cửa sổ riêng trạng thái giữ q trình mơ Bất chấp tốc độ máy tính, thời gian mơ thay đổi theo giá trị định mức không đổi mà điều khiển Simulation Speedup chọn hộp thoại Simulation Options Có thể reset lại q trình mơ lúc q trình mơ cách chọn lệnh Simulation, Restart kích vào nút restart bảng Run Mode ♦ Pausing the Simulation: Khi q trình mơ chạy, trì hỗn q trình mơ lúc cách chọn Simulation/Pause từ menu kích vào nút pause bảng Run Mode Việc trì hỗn q trình mơ có hữu ích cần quan sát kỹ thời điểm mô đặc biệt ♦ Continuing a Paused Simulation: Khi q trình mơ vừa bị trì hỗn, tiếp tục q trình mơ cách chọn Simulation/Play từ menu kích vào nút play bảng Run Mode ♦ Restoring a Previous Solution or a Previous State: Đôi khi, trình phân bố cơng suất khơng hội tụ Khi đó, điện áp góc pha tính q trình giải tốn phân bố cơng suất khơng thỏa mãn ràng buộc cân công suất tác dụng công suất phản kháng nút Trạng thái lưu trữ lúc nhớ điểm vận hành hệ thống thực Sẽ khó để tìm lời giải trước hệ thống vừa khơng hội tụ Tùy chọn giúp khôi phục lại trạng thái trước Simulator cung cấp hai tùy chọn Sau Simulator giải thành cơng hệ thống, lưu điện áp góc pha vừa tìm vào nhớ Nếu sau có thực thay đổi kết hệ thống mà giải lại hệ thống trước, chọn Simulation, Restore, Last Successful Solution để nạp lại kết trình giải hội tụ cuối Sau nạp lại thông tin này, Simulator giải lại hệ thống làm tất hiển thị Bên cạnh việc lưu lại lời giải hội tụ cuối cùng, Simulator cho phép lưu lại trạng thái hệ thống Trước cố gắng giải toán, Simulator lưu trạng thái hệ thống vào nhớ Nếu Simulator giải toán phân bố công suất thành công, Simulator hủy bỏ trạng thái trước Tuy nhiên, lời giải tốn phân bố công suất không hội tụ, Simulator lưu trạng thái nhớ Để khôi phục lại, chọn Simulation, Restore, State Before Last Solution attempt từ menu Simulator thay trạng thái lời giải trước không hội tụ trạng thái lời giải sau làm tất hiển thị Nếu làm việc với hệ thống lớn, tốn nhiều nhớ để lưu trạng thái hệ thống Vì vậy, Simulator cung cấp tùy chọn để vơ hiệu hóa Để thực điều này, chọn Options/Tools, Solution/Environment để mở hộp thoại Solution/Environment, sau vào thẻ Storage thẻ Solution để điều khiển liệu có lưu trạng thái hệ thống bổ sung Phụ lục 165 Luận văn tốt nghiệp Phương pháp Heuristic tối ưu phân bố công suất hệ thống điện ♦ Performing a Single Solution: Khi mô theo thời gian khơng tich cực, hướng dẫn Simulator thực tính tốn phân bố cơng suất lần cách chọn Simulation, Single Solution - Full Newton từ menu kích chọn Single Solution từ bảng Program Thời gian mơ tổng chi phí hệ thống không thay đổi ♦ Reset to Flat Start: Chọn Simulation/ Reset to Flat Start từ menu để khởi tạo lời giải phân bố công suất “flat start.” Tùy chọn đưa tất biên độ điện áp điện áp đầu cực máy phát giá trị 1.0 p.u góc pha điện áp giá trị Cũng sử dụng tùy chọn hộp thoại Environment Options Dialog để khởi tạo lời giải giá trị flat start  Solving the Power Flow - Giải tốn phân bố cơng suất Cốt lõi Simulator cấu giải toán phân bố công suất Phân bố công suất tốn kỹ thuật truyền thống nhằm xác định dòng cơng suất chạy qua tất tuyến dây điện áp tât nút hệ thống điện Khi Simulator thực mơ theo thời gian, thực hàng loạt phép tính phân bố cơng suất, phép tính dựa liệu mà liệu thể điều kiện hệ thống thời điểm đặc biệt Giải toán phân bố công suất giải hệ thống phương trình phi tuyến Giải phương trình phi tuyến đòi hỏi sử dụng giải thuật lặp để tìm lời giải Có nhiều phương pháp giải hệ thống phương trình phi tuyến PowerWorld sử dụng phương pháp Newton-Raphson để giải hệ phương trình phi tuyến Thơng thường, giải tốn phân bố cơng suất hội tụ cách nhanh chóng Tuy nhiên, khơng có giải thuật hội tụ lời giải số bước lặp lớn xác định trước Trong tình này, message log cung cấp tin nhắn báo q trình tính tốn phân bố cơng suất khơng hội tụ Ngồi ra, hình bị xám tin nhắn cho biết nguồn  Area Control - Điều khiển vùng Một khía cạnh quan trọng vận hành hệ thống nhiều liên kết đòi hỏi vùng vận hành phải thay đổi tổng cơng suất phát để phù hợp với tổng nhu cầu tải trừ tổng tổn thất tổng giao dịch công suất với vùng khác Bình thường, điều thỏa mãn thơng qua hộp thoại Automatic Generation Control (AGC) Mục đích AGC đảm bảo công suất phát thực vùng công suất phát theo kế hoạch vùng Hệ thống AGC thực điều cách trước tiên tính Area Control Error (ACE), mà ACE xác định sau: ACE = Pactual - Pscheduled + (a term dependent upon system frequency) Trong đó, Pactual lượng công suất tác dụng thực tế chảy khỏi vùng Nếu công suất thực tế chảy vào vùng Pactual dương Pscheduled lượng cơng suất hoạch định chảy khỏi vùng vậy, Pscheduled tổng công suất bán trừ cho tổng công suất mua vùng, tất tính đơn vị MW Biểu thức cuối công thức ACE tùy thuộc vào độ lệch tần số hệ thống thực tế so với tần số hệ thống hoạch định Trong đó, tần số hệ thống mơ hình tần số không đổi, biểu thức Mặc khác, phương trình giả thiết khơng đổi, số Trong trường hợp này, biểu thức này, xem Phụ lục 166 Luận văn tốt nghiệp Phương pháp Heuristic tối ưu phân bố công suất hệ thống điện độ lệch tần số -10 B Df B hệ số độ lệch xác định công suất tổ máy chia cho 0.1 Hz (MW/0.1 Hz) (luôn mang giá trị âm) Df độ lệch tần số so với tần số định mức (thường 50 Hz 60 Hz) Trong mô hành, xem tần số khơng đổi Trong mơ phỏng, Pscheduled có hai thành phần, công suất giao dịch hoạch định (Scheduled Transactions) công suất giao dịch bảng (Base Transactions) Hai loại công suất sử dụng để đơn giản hóa mơ hình giao dịch vài nghiên cứu Cơng suất Scheduled Transactions có thời gian bắt đầu xác định, thời gian kết thúc, lượng công suất, giá Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu phân bố cơng suất, quan tâm đến cơng suất với dòng công suất tĩnh hệ thống truyền tải không xét đến thơng tin chi phí, dễ dàng để mơ hình dòng cơng suất mạng từ vùng đến vùng khác (hoặc chí vùng xác định) Đối với trường hợp này, không cần phải giá xác định thời gian bắt đầu kết thúc Simulator chiếu theo công suất giao dịch Base Transactions Cả công suất giao dịch công suất giao dịch hoạch định xác định hộp thoại thơng tin vùng Area Information Dialog Khi ACE > 0, có nghĩa vùng tăng cường phát điện, vậy, cần giảm phát điện bán điện nhiều Ngược lại, ACE < 0, vùng giảm phát điện, vậy, cần tăng phát điện mua điện nhiều AGC hoạt động để giữ cho ACE gần Trong mơ phỏng, có tùy chọn để thực thi AGC: a) No area control: Công suất phát không tự động thay đổi Cần điều khiển tay lượng công suất phát để đảm bảo thay đổi tải thống có kể đến tổn thất giao dịch b) Participation Factor Control: Ngõ tất máy phát có AGC vùng thay đổi cách tự động để ACE dần Công suất phát tổ máy thay đổi tỷ lệ với hệ số tham gia Kích chọn vào nút Set Factors để mở hộp thoại Generator Participation Factors Dialog c) Economic Dispatch Control: Ngõ tất máy phát có khả AGC vùng thay đổi cách tự động để điều chỉnh ACE (area control error) giá trị Ngõ máy phát thay đổi để hệ thống vận hành cách kinh tế d) Optimal Power Flow (OPF): Điều khiển OPF giống điều khiển ED, OPF cố gắng vận hành phát điện nhằm tối thiểu chi phí Hàm thêm vào OPF tối thiểu chi phí đảm bảo ràng buộc giới hạn đường dây, ràng buộc cho máy biến áp ràng buộc cho giao dịch vùng e) Area Slack Nút Control: Chỉ có cơng suất đầu nút cân vùng tự động thay đổi để điều chỉnh ACE vể giá trị Trong điều khiển hệ số tham gia, Participation Factor Control, ACE chia tỷ lệ cho máy phát có AGC vùng để hệ số tham gia máy phát tổng hệ số tham gia chia cho số máy máy phát có điều khiển AGC vùng Hệ số tham gia máy phát âm Mặc định, hệ số tham gia máy phát giá trị công suất MW cài đặt hành Nhưng, hệ số tham gia riêng biệt thay đổi Phụ lục 167 Luận văn tốt nghiệp Phương pháp Heuristic tối ưu phân bố công suất hệ thống điện Trong điều khiển ED, mô cố thay đổi ngõ máy phát AGC vùng cách kinh tế để chi phí vận hành vùng nhỏ Điều khiển ED nhận rằng, có vài máy phát có chi phí phát đắt so với máy khác cố sử dụng máy phát có chi phí phát nhỏ để tăng cường phát công suất khả Để nghiên cứu vận hành kinh tế, cần biết để phát MW máy phát xác định Điều biết thơng qua chi phí biên chi phí gia tăng Chi phí gia tăng cho máy phát mơ hình cách sử dụng công thức sau: $/MWH Vẽ hàm ICi(Pgi) theo Pgi có đường cong suất tăng chi phí Vận hành kinh tế cho hệ thống xuất tất suất tăng chi phí máy phát Giá trị biết suất tăng chi phí hệ thống giá trị lambda Giá trị lambda hệ thống trở nên quan trọng sử dụng để xác định liệu vùng có nên mua điện hay bán điện Ví dụ, vùng mua điện rẻ so với vùng sản xuất ra, ý tưởng tốt vùng nên mua điện  Set Generator Participation Factors – Cài đặt hệ sồ tham gia máy phát Điều khiển hệ số tham gia phận khác Simulator nhằm phân bố trách nhiệm cho vùng để phục vụ tải, tổn thất trao đổi Cần thực điều khiển tự động máy phát khơng có thơng tin kinh tế cho máy phát vùng Với điều khiển hệ số tham gia, lượng công suất mà máy phát đóng góp đáp ứng nhu cầu tải có kể đến tổn thất trao đổi, lượng cơng suất điều khiển tương ứng với giá trị hệ số tham Máy phát có hệ số tham gia lớn phát cơng suất nhiều nhất, máy phát có hệ số tham gia nhỏ phát cơng suất Hộp thoại Set Generator Participation Factors Dialog cho phép xác định hệ số tham gia cho nhiều máy phát Có thể cài đặc hệ số tham gia theo số công thức khác sau áp dụng điều cho tất máy phát khu vực xác định, tất máy phát khu vực, tất máy phát hệ thống tất máy phát chọn Để trình bày hộp thoại Set Generator Participation Factors Dialog, trước tiên cần mở hộp thoại thông tin vùng Area Information Dialog Hộp thoại thơng tin vùng có nút Set Factors, nút có hiệu lực Participation Factors tùy chọn Area Control chọn Cài đặt điều khiển hệ số tham gia vùng cách chọn Participation Factors option sau ấn vào tùy chọn Set Factors Hộp thoại Set Generator Participation Factors Dialog chia làm hai phần Phần thứ cho phép xác định hệ số tham gia tính cài đặt cho máy phát ♦ Max MW Rating of Generator: Hệ số tham gia mổi máy phát cài đặc theo công suất MW lớn máy phát ♦ Difference Between Max and Current Output: Hệ số tham gia máy phát cài đặt theo độ dự trữ máy phát, vậy, máy phát tham gia tỉ lệ với lượng cơng suất lại phát máy phát ♦ Constant Value of: Hệ số tham gia máy phát cài dặt giá trị định trước không đổi Phụ lục 168 Luận văn tốt nghiệp ♦ Phương pháp Heuristic tối ưu phân bố công suất hệ thống điện File: Hệ số tham gia máy phát đọc từ tập tin Nếu chọn bai tùy chọn sau phải báo cho Simulotor đăng ký hệ số tham gia cho máy phát Phụ lục H ĐIỀU KHIỂN OPF TRONG MÔI TRƯỜNG POWERWORLD  OPF Controls – Điều khiển OPF Các loại điều khiển sau sử dụng lời giải OPF Chú ý, lớp điều khiển riêng rẽ kích hoạt vơ hiệu hóa cho tồn trường hợp thơng qua hộp tùy chọn OPF Option kích hoạt/vơ hiệu hóa cho vùng riêng biệt thơng qua bảng ghi OPF Area Records Tất lớp điều khiển có kể đến giới hạn lớn nhỏ a Generator MW output: Điều khiển công suất MW phát tổ máy điều khiển để điều chỉnh dòng phân bố cơng suất MW mạng điện để tối thiểu hàm mục tiêu Chỉ máy phát vùng siêu vùng có điều khiển OPF thích hợp cho việc điều khiển Mặc khác, cơng suất MW đầu máy phát trì khơng đổi giá trị ban đầu Việc điều khiển máy phát tùy thuộc vào trạng thái AGC máy phát trường OPF MW Control Trường cài đặt bảng ghi OPF Generator Records b Phase shifting Transformer tap position (not quite done): Máy biến áp dịch pha sử dụng để điều khiển dòng cơng suất tác dụng mạng điện OPF Phase Shifter Records – Bảng ghi góc dịch pha máy biến áp Trình bày thơng tin OPF bảng ghi góc dịch pha trường hợp Để xem trang này, chọn LP OPF, OPF Phase Shifter Records từ menu Mặc định tùy chọn gồm trường sau: From Number, From Name: Tên số nút cuối đầu gửi máy biến c áp dịch pha To Number, To Name: Tên số nút cuối đầu nhận máy biến áp d dịch pha e Circuit: Xác định số mạch máy biến áp pha f OPF Control: Xác định liệu có điều khiển dịch pha trình giải OPF g Phase (Deg): Góc dịch pha thực máy biến áp dịch pha, tính độ h Initial Degrees: Góc dịch pha ban đầu trước tính lời giải OPF i Delta Degrees: Sự thay đổi góc pha q trình giải OPF j Tap Min, Tap Max: Vị trí đầu phân áp lớn nhỏ cho phép vận hành dịch pha OPF Restore Previous Control Settings Phụ lục 169 Luận văn tốt nghiệp Phương pháp Heuristic tối ưu phân bố công suất hệ thống điện Chọn LP OPF, Restore Previous Control Settings để hồi phục lại điều chỉnh điều khiển trước lời giải OPF cuối Mục có giá trị sau giải tốn OPF Sau thực dòng lệnh này, cần giải lại tốn phân bố cơng suất để hồi phục lại trường hợp trước Phụ lục I GIẢI BÀI TOÁN OPF TRONG MÔI TRƯỜNG POWERWORLD  OPF Primal LP Chọn LP OPF/Primal LP để giải OPF sử dụng giải thuật LP Trong mô OPF/LP OPF xác định lời giải tối ưu phương pháp lặp sau giải chương trình tuyến tính để thay đổi điều khiển hệ thống nhằm loại bỏ vi phạm giới hạn Các bước giải thuật LP OPF là:  Giải tốn phân bố cơng suất  Tuyến tính hệ thống lời giải dòng phân bố cơng suất hành Cả ràng buộc điều khiển tuyến tính hóa  Giải tốn OPF sử dụng thuật toán LP, xác định thay đổi gia tăng biến điều khiển Các biến cân giới thiệu để lúc đầu tốn khả thi Điều có nghĩa, biến cân sử dụng để thỏa mãn ràng buộc cân không cân Các biến cân thường có chi phí cao để suốt trình lặp biến cân thay đổi nhằm thỏa mãn ràng buộc Sau đó, LP xác định lời giải tối ưu khả thi cho toán tuyến tính  Cập nhập biến điều khiển giải lại tốn phân bố cơng suất  Nếu thay đổi biến điều khiển sai số cho phép đạt lời giải, nguợc lại trở lại bước  Kết thúc cách giải lại tốn phân bố cơng suất  OPF Primal LP Single Outer Loop Chọn LP OPF/Single Primal LP Outer Loop để giải vòng lặp hở cho giải thuật tối ưu LP Xem OPF Primal LP để mô tả cho giải thuật LP OPF Dòng lệnh thực vòng lặp giải tốn OPF Vì vậy, dòng lệnh cho phép bạn thực lời giải LP OPF tay Điều hữu ích lúc bạn muốn xem xảy lời giải OPF đặc biệt Phụ lục J THÔNG TIN HỆ THỐNG NÚT Phụ lục E trình bày thơng tin hệ thống nút thảo luận luận văn Sơ đồ sợi hệ thống trình bày hình J.1 Phụ lục 170 Luận văn tốt nghiệp Phương pháp Heuristic tối ưu phân bố cơng suất hệ thống điện Hình J.1 Sơ đồ sợi hệ thống nút Đặc tính đường dây hệ thống thể bảng J.1 Đặc tính nút thể bảng J.2 Thông tin kinh tế hệ thống thể bảng J.3 Bảng J.1 Đặc tính đường dây hệ thống nút X [p.u.] 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 Bảng J.2 Đặc tính nút hệ thống nút Min Gen [MW 50 50 Phụ lục 171 Luận văn tốt nghiệp Phương pháp Heuristic tối ưu phân bố công suất hệ thống điện 50 50 0 Bảng J.3 Thông tin kinh tế hệ thống nút Phụ lục K THÔNG TIN HỆ THỐNG NÚT Phụ lục K trình bày thơng tin hệ thống nút thảo luận luận văn Sơ đồ sợi hệ thống trình bày hình K.1 Hình K.1 Sơ đồ sợi hệ thống nút Bảng K.1 Đặc tính đường dây hệ thống nút X [p.u.] Phụ lục 172 Luận văn tốt nghiệp Phương pháp Heuristic tối ưu phân bố công suất hệ thống điện 0.05 0.05 0.02 0.02 0.01 0.1 0.11 Bảng K.2 Đặc tính nút hệ thống nút Min Gen [MW] 10 0 0 10 Bảng K.3 Thông tin kinh tế hệ thống nút b Phụ lục 173 Luận văn tốt nghiệp Phương pháp Heuristic tối ưu phân bố công suất hệ thống điện TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Bách – Lưới điện hệ thống điện, tập I, tập II, tập III, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2004 [2] Hồ Văn Hiến, Hệ thống điện Truyền tải Phân phối, nhà xuất Quốc gia TP.HCM, 2003 [3] Bùi Ngọc Thư – Mạng cung cấp phân phối điện, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2002 [4] Nguyễn Văn Đạm – Mạng lưới điện, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2001 [5] H Saagat – Power System Analysis, Mcgeraw – Hill, Boston, 1999 [6] J Duncan Glover, Mulukutla Sarma – Power System Analysis and Design, United States of America, USA, 2001 [7] James Daniel Weber - Implementation Of A Newton – Based Optimal Power Flow Into A Power System Simulation Environment - Urbana, Illinois, 1997 [8] H W Dommel and W F Tinney, “Optimal Power Flow Solutions,” IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol PAS-87, October 1968, pp.1866-1876 [9] D I Sun, B Ashley, B Brewer, A Hughes and W F Tinney, “Optimal Power Flow by Newton Approach,” IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol PAS-103, October 1984, pp 2864-2880 [10] O Alsac, J Bright, M Prais and B Stott, “Further Developments in LP-Based Optimal Power Flow,” IEEE Transactions on Power Systems, Vol 5, No 3, August 1990, pp 697-711 [11] Y Wu, A S Debs and R E Marsten, “Direct Nonlinear Predictor-Corrector Primal-Dual Interior Point Algorithm for Optimal Power Flows,” 1993 IEEE Power Industry Computer Applications Conference, pp 138-145 [12] M Huneault and F D Galiana, “A Survey of the Optimal Power Flow Literature,” IEEE Transactions on Power Systems, Vol 6, No 2, May 1991, pp 762-770 [13] T J Overbye, P W Sauer, C M Marzinzik and G Gross, “A User-Friendly Simulation Program for Teaching Power System Operations,” IEEE Transactions on Power Systems, Vol 10, No 4, November 1995, pp 17251733 [14] W F Tinney and C E Hart, “Power Flow Solution by Newton’s Method,” IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol PAS-86, No 11, November 1967, pp 1866-1876 [15] E Liu, A D Papalexopoulos and W F Tinney, “Discrete Shunt Controls in A Newton Optimal Power Flow,” IEEE Transactions on Power Systems, Vol 7, No 4, November 1992, pp 1519-1528 Tài liệu tham khảo 174 Luận văn tốt nghiệp Phương pháp Heuristic tối ưu phân bố công suất hệ thống điện [16] R D Tabors, “Transmission System Management and Pricing: New Paradigms and International Comparisons,” IEEE Transactions on Power Systems, Vol 9, No 1, February 1994, pp 206-215 Tài liệu tham khảo 175 n =1 Luận văn tốt nghiệp Phương pháp Heuristic tối ưu phân bố công suất hệ thống điện 176 ... of the electric utility industry, the transmission system is becoming increasingly constrained Therefore, the thesis continues to discuss about the solution to the problem of optimizing the generation... First, the thesis discusses the economic dispatch problem for the typical case, include inequality constraints on generator outputs and include transmission losses The thesis describes how the real... system while maintaining the security of the system The costs associated with the power system may depend on the situation, but in general they can be attributed to the cost of generating power