Đánh giá ổn định điện áp trong hệ thống điện

Đánh giá ổn định điện áp trong hệ thống điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GVHD: Th.S NGUYỄN NGỌC ÂU Khoá : 2014 - 2018 Ngành : ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TP HCM, Tháng 07 năm 2018 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU ĐẠT ĐẾN CỦA ĐỒ ÁN 1.3 NỘI DUNG ĐỒ ÁN 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .2 1.5 GIỚI GIẠN CỦA ĐỒ ÁN CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN 2.1 HỆ THỐNG ĐIỆN 2.1.1 Định nghĩa .3 2.1.2 Cấu trúc HTĐ 2.1.3 Nguồn điện 2.1.4 Mạng truyền tải 2.1.5 Mạng phân phối .5 2.1.6 Phụ tải 2.2 HỆ ĐƠN VỊ TƯƠNG ĐỐI .6 2.2.1 Định nghĩa .6 2.2.2 Tính chất hệ đơn vị tương đối 2.2.3 Thành lập sơ đồ thay 2.3 CÁC LOẠI NÚT TRONG HTĐ .8 2.3.1 Mơ hình nút cân 2.3.2 Mơ hình nút phát 2.3.3 Mô hình nút tải 2.3.4 Mơ hình nút trung gian 2.3.5 Các thông số đặc trưng nút .8 2.4 CÁC CHẾ ĐỘ CỦA HTĐ 2.4.1 Khái niệm ổn định HTĐ .9 2.4.2 Phân loại ổn định 10 2.4.2.1 Ổn định tĩnh 10 2.4.2.2 Ổn định động 11 2.5 ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP VÀ SỤP ĐỔ ĐIỆN ÁP 12 2.5.1 Các khái niệm 12 2.5.2 Nguyên nhân ổn định điện áp 12 2.5.3 Hậu ổn định yêu cầu đảm bảo ổn định HTĐ 13 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NEWTON-RAPHSON VÀ THIẾT LẬP CÁC CHỈ SỐ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP 15 3.1 PHƯƠNG PHÁP NEWTON-RAPHSON .15 3.2 THÀNH LẬP CÁC CHỈ SỐ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP (VSIs) 16 3.2.1 Fast Voltage Stability Index (FVSI) .18 3.2.2 Line stability factor (LQP) 19 3.2.3 Line Stability Index (Lmn) 20 CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM POWERWORLD VÀ MẠNG NƠRON NHÂN TẠO .22 4.1 PHẦN MỀM POWERWORLD 19 22 4.1.1 Giới thiệu phần mềm Powerworld 19 22 4.1.2 Các bước thành lập phần tử mạng điện sử dụng Powerworld 22 4.1.2.1 Thành lập tụ nối tiếp (Series Capacitor) 22 4.1.2.2 Thànhp lập máy phát (Generator) 24 4.1.2.3 Thành lập máy biến áp (Transformer) 26 4.1.2.4 Thành lập đường dây (Transmission Line) .28 4.1.2.5 Thành lập tải (Load) 29 4.1.2.6 Thành lập tụ nối tiếp (Series Capacitor) 30 4.2 MẠNG NƠ-RON NHÂN TẠO 31 4.2.1 Khái niệm 31 4.2.2 Cấu trúc mạng Nơ-ron 31 4.2.3 Phân loại mạng Nơ-ron nhân tạo 36 4.2.3 Phương pháp huấn luyện mạng 37 4.2.4.Mạng truyền thẳng nhiều lớp (Multilayer Perceptron Neural Network) 39 CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH HTĐ IEEE 9-BUS MÁY PHÁT 42 5.1 MÔ TẢ MẠCH HTĐ IEEE 9-BUS MÁY PHÁT 42 5.1.1 Thông số máy phát .42 5.1.2 Thông số đường dây máy biến áp 43 5.1.3 Công suất điện áp định mức nút 44 5.2 ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHO HTĐ IEEE BUS 44 5.2.1 Trình tự đánh giá ổn định điện áp 44 5.2.2 Tạo sở liệu 45 5.2.3 Kết huấn luyên mạng Nơ-ron 62 5.2.4 Nhận sét kết huấn luyện 74 5.3.KẾT LUẬN CHƯƠNG 75 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC ÂU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Hệ thống điện (HTĐ) đóng vai trò quan trọng phát triển kinh tế quốc gia sở hạ tầng quan trọng kinh tế quốc dân Do phát triển kinh tế áp lực môi trường, cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, tăng nhanh nhu cầu sử dụng điện HTĐ đáp ứng kịp Vì lý nên HTĐ buộc phải hoạt động gần với ranh giới ổn định điện áp Do cố ổn định điện áp xảy ngày thường xuyên mức độ nguy hiểm ngày lớn nên việc nghiên cứu quản lý hệ thống lưới điện chuyên gia đặc biệt quan tâm Khi HTĐ ổn định kéo theo cố nghiêm trọng mang tính hệ thống, gây thiệt hại nặng nề mặt kinh tế Vấn đề ổn định xảy thời gian dài hay ngắn tùy thuộc vào mức độ cố cấu trúc lưới HTĐ Việc nghiên cứu ổn định HTĐ giúp ngăn chặn điện mà sở để đưa định, chiến lược thiết kế, mở rộng HTĐ phương thức vận hành Ổn định HTĐ gồm ổn định góc rotor, ổn định tần số ổn định điện áp Đề tài tập trung vào tìm hiểu đánh giá ổn định điện áp Có nhiều phương pháp nghiên cứu ổn định điện áp trước sử dụng đặc tính P-V, đặc tính Q-V, phân tích modal V-Q, phân tích độ nhạy, … Nhưng phương pháp có hạn chế tiêu tốn nhiều thời gian cho việc tính toán vận hành Đề tài đề xuất thực phân tích ổn định điện áp việc thực phân bố cơng suất để có giá trị điện áp, góc pha điểm HTĐ tính tốn số ổn định điện áp (VSIs) nhằm xác định thông tin biên ổn định tất nút HTĐ Ưu điểm phương pháp VSIs tính dễ dàng nhanh chóng cách thu thập thơng tin điện áp, góc pha, CSTD công suất phản kháng,…mà không cần phải tính tốn nhiều phức tạp Phương pháp đánh giá ổn định điện áp dựa vào VSIs giúp đơn giản hóa tính tốn chưa phù hợp với đánh giá trực tuyến Đề tài đề nghị áp dụng mạng Nơ-ron Perceptron đa lớp (Multilayer Perceptron Neural Network - MLPNN) nhằm khắc phục nhược điểm gánh nặng tính tốn phương pháp truyền thống đánh giá ổn điện áp Đề tài tập trung nghiên cứu “ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN ” ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.2 GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC ÂU MỤC TIÊU ĐẠT ĐẾN CỦA ĐỒ ÁN - Tìm hiểu lý thuyết ổn định điện áp HTĐ Tính tốn VSIs - Tìm hiểu lý thuyết mạng Nơ-ron - Áp dụng đánh giá ổn định điện áp cho HTĐ IEEE Bus 1.3 NỘI DUNG ĐỒ ÁN Đồ án gồm nội dung sau: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Các khái niệm HTĐ Chương 3: Lý thuyết phương pháp Newton-Raphson thiết lập VSIs Chương 4: Giới thiệu phần mềm Powerworld mạng Nơ-ron nhân tạo Chương 5: Đánh giá ổn định điện áp HTĐ IEEE 9-Bus máy phát Chương 6: Kết luận phát triển hướng nghiên cứu 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Nghiên cứu lý thuyết HTĐ, Ổn định điện áp HTĐ, VSIs, phần mềm PowerWorld ứng dụng mạng Nơron nhân tạo toán dự đoán,… - Phương pháp thực nghiệm: Ứng dụng phần mềm PowerWorld mạng Nơron nhân tạo đánh giá nhanh ổn định điện áp cho HTĐ IEEE 9Bus 1.5 GIỚI GIẠN CỦA ĐỒ ÁN - Trình bày khái niệm HTĐ - Nêu vấn đề, cách tính tốn VSIs - Tìm hiểu phân tích ứng dụng phần mềm PowerWorld mạng Nơ-ron nhân tạo - Ứng dụng phần mềm PowerWorld để mô tạo sở liệu,sử dụng mạng Nơ-ron nhân tạo đánh giá nhanh ổn định điện áp HTĐ IEEE 9Bus ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC ÂU CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN 2.1 HỆ THỐNG ĐIỆN 2.1.1 Định nghĩa HTĐ hệ thống tập hợp nhiều nhà máy điện, trạm biến áp, đường dây thiết bị khác (thiết bị đóng ngắt, thiết bị điều khiển, thiết bị lường bảo vệ, thiết bị bù,…) liên kết với thành hệ thống với chức như: sản xuất, truyền tải, phân phối tiêu thụ điện Nhìn chung, HTĐ bao gồm khâu: phát điện, truyền tải, phân phối cung cấp để đưa điện từ nơi sản xuất đến hộ tiêu thụ sử dụng điện 2.1.2 Cấu trúc HTĐ Hình 2.1 minh họa phần tử HTĐ đại Điện tạo trạm phát điện (GS) truyền tải đến hộ tiêu thụ thông qua mạng lưới điện phức tạp bao gồm đường dây truyền tải, MBA, thiết bị đóng cắt… Có thể phân mạng lưới điện thành hệ thống sau: - Hệ thống truyền tải - Hệ thống truyền tải trung gian - Hệ thống phân phối Hệ thống truyền tải liên kết tất trạm phát điện với trung tâm phụ tải hệ thống Nó tạo xương sống HTĐ hợp hoạt động cấp điện áp cao (điển hình 220kV cao hơn) Vì điện áp đầu máy phát thường khoảng từ 10,5 đến 35kV, nên điện áp nâng lên cao MBA trước truyền tải xa đến trạm truyền tải trung gian, điện áp hạ xuống cấp điện áp truyền tải trung gian (thường 69kV đến 138kV) Hệ thống truyền tải trung gian truyền lượng điện với công suất nhỏ từ trạm truyền tải đến trạm phân phối Các hộ tiêu thụ điện lớn công nghiệp cung cấp điện trực tiếp từ hệ thống truyền tải Ở số hệ thống, ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC ÂU khơng có ranh giới rõ ràng mạng điện truyền tải mạng truyền tải trung gian Hệ thống phân phối tượng trưng cho giai đoạn cuối việc truyền tải điện tới hộ tiêu thụ riêng lẻ Điện áp phân phối sơ cấp thường nằm khoảng 6kV đến 35kV Các hộ tiêu thụ điện công nghiệp nhỏ cung cấp điện trực tiếp từ đường dây cấp điện áp Các hộ tiêu thụ điện sinh hoạt thương mại tiêu thụ phía thứ cấp MBA với điện áp 380/220V Các trạm phát điện nhỏ đặt gần phụ tải thường kết nối trực tiếp tới hệ thống truyền tải phụ hệ thống phân phối Còn liên kết HTĐ gần thường thực cấp hệ thống truyền tải HTĐ mô tả tạo nên phức tạp cấu trúc độ tin cậy, Một mặt, HTĐ cho phép khai thác tối đa ưu điểm vận hành kinh tế (phối hợp với nguồn thuỷ–nhiệt điện, tối ưu hố cơng suất nguồn…) cho phép hệ thống chống lại cố bất thường mà không làm gián đoạn việc cung cấp điện cho hộ tiêu thụ 2.1.3 Nguồn điện Nhà máy điện có nhiệm vụ sản xuất điện để cung cấp cho hộ tiêu thụ điện thông qua đường dây tải điện trạm biến áp Các máy phát điện nối với động sơ cấp tuốc-bin Tùy thuộc vào dạng lượng làm quay tuốc-bin phân nhà máy điện thành nhà máy nhiệt điện, nhà máy thủy điện, nhà máy điện hạt nhân… 2.1.4 Mạng truyền tải Mục đích mạng truyền tải truyền tải lượng từ nhà máy phát nơi khác đến mạng phân phối Mạng phân phối nơi cuối cung cấp điện cho hộ tiêu thụ Các đường dây truyền tải nối kết hệ thống lân cận Điều cho phép điều phối kinh tế lượng vùng trình vận hành bình thường mà cho phép chuyển tải lượng vùng điều kiện cố Lưới truyền tải có điện áp dây 60kV, Việt Nam có điện áp 110 – 500kV 2.1.5 Mạng phân phối Mạng phân phối phần nối kết trạm phân phối với hộ tiêu thụ Các đường dây phân phối sơ cấp thường cấp điện áp từ – 34.5 kV cung cấp điện cho vùng địa lý xác định trước Mạng phân phối thứ cấp giảm điện áp để sử dụng cho hộ tiêu thụ tải dân dụng kinh doanh Ngày nay, lượng cung cấp cho hộ tiêu thụ điển ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC ÂU hình cung cấp từ máy biến áp, giảm điện áp cung cấp xuống 400/240V sử dụng pha dây 2.1.6 Phụ tải Phụ tải hệ thống lượng đa dạng phân chia nhiều loại với khía cạnh khác Tùy theo mức độ yêu cầu đảm bảo cung cấp điện chia làm ba loại phụ tải điện: - Phụ tải loại hộ phụ tải mà ngừng cung cấp điện gây thiệt hại lớn kinh tế, đe dọa tính mạng người ảnh hưởng đến tình hình trị Hộ loại phải thiết kế cung cấp điện với độ tin cậy cao, khơng cho phép có thời gian điện - Phụ tải loại hộ tiêu thụ có tầm quan trọng lớn bị ngừng cung cấp điện dẫn đến thiệt hại kinh tế ngừng trệ sản xuất, hư hỏng sản phẩm, lãng phí sức lao động - Phụ tải loại hộ cho phép điện thời gian sửa chữa, thay thiết bị bị cố thường không ngày đêm Phương án cấp điện cho hộ loại dùng nguồn, đường dây lộ,…[1] 2.2 HỆ ĐƠN VỊ TƯƠNG ĐỐI 2.2.1 Định nghĩa Bất kỳ đại lượng vật lý biểu diễn hệ đơn vị có tên đơn vị tương đối Trị số đơn vị tương đối đại lượng vật lý tỷ số với đại lượng vật lý khác thứ nguyên chọn làm đơn vị đo lường Đại lượng vật lý chọn làm đơn vị đo lường gọi đại lượng Như vậy, muốn biểu diễn đại lượng đơn vị tương đối trước hết cần chọn đại lượng Trong HTĐ có đại lượng cần quan tâm là: S (kVA), V (kV), I (A), Z () Trong có đại lượng bản: Scb: Cơng suất pha Ucb: Điện áp dây Icb : Dòng điện Zcb: Tổng trở pha Thông thường cho trước đại lượng S cb, Ucb sau tính tốn đại lượng Icb, Zcb biểu thức: Icb = (1.1) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC ÂU Zcb = = (1.2) Ký hiệu đơn vị tương đối Pu (Per unit) 2.2.2 Tính chất hệ đơn vị tương đối Các đại lượng dùng làm đơn vị đo lường cho đại lượng toàn phần đồng thời dùng cho thành phần chúng 2.2.3 Thành lập sơ đồ thay Sơ đồ thay sơ đồ thay mạch liên quan từ trường mạch điện tương đương cách quy đổi tham số phần tử cấp điện áp khác cấp chọn làm sở Các tham số sơ đồ thay xác định hệ đơn vị có tên đơn vị tương đối, đồng thời tính gần xác 2.3 CÁC LOẠI NÚT TRONG HTĐ Trong HTĐ có loại nút sau: 2.3.1 Mơ hình nút cân Còn gọi nút hệ thống Đây nút có cơng suất lớn mạng điện phát thu công suất tác dụng CSTD) công suất phản kháng (CSPK) để đảm bảo điều kiện cân CSTD CSPK nguồn phát tải tiêu thụ thời điểm Đây coi nút có cơng suất lớn vơ hạn điện áp nút thường cao giá trị định mức từ 5-10% nhằm đảm bảo sụt áp Góc pha điện áp nút thường chọn 2.3.2 Mơ hình nút phát Đây nút phát CSTD CSPK vào HTĐ, lưới điện (thường nhà máy điện máy phát điện) Đối với nút cơng suất phát coi số nhà máy điện công suất nhỏ, nhà máy cơng suất lớn điện áp CSTD số 2.3.3 Mơ hình nút tải Đây nút tiêu thụ CSTD CSPK mạng điện Trong tính toán, giá trị nút số Điện áp nút xác định sau tính tốn 2.3.4 Mơ hình nút trung gian Đây nút HTĐ không tiêu thụ không phát CSTD công suất phản kháng Đây trường hợp đặc biệt nút phát nút tải 2.3.5 Các thông số đặc trưng nút ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC ÂU Bất kỳ nút HTĐ có thơng số bản: P, Q ,V, Trong góc lệch pha điện áp V so với điện áp chuẩn (hoặc nút cân bằng) Khi biết thông số tiến hành thơng số lại 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC ÂU CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH HTĐ IEEE 9-BUS MÁY PHÁT 5.1 ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHO HTĐ IEEE BUS 5.1.1 Trình tự đánh giá ổn định điện áp Kiểm tra kết nghiên cứu thực mơ hình chuẩn IEEE 9Bus Hệ thống gồm có bus, bus máy phát, máy biến áp, 12 đường dây truyền tải nút tải Hình 5.2 Hệ hống IEEE Bus máy phát Powerworld Sử dụng phần mềm PowerWorld GOS 19 để tính tốn phân bố cơng suất theo phương pháp giải chọn Newton-Raphson Xử lý tính tốn phần mềm Microsoft Excel, xử lý đồ thị thực thi phân mềm MatLab Có hai kịch để xây dựng không gian mẫu huấn luyện Trường hợp 1: Lần lượt tăng CSTD P cho nút tải từ 100%, 110%,…, 170% Pđm Ứng với mức tải, xét VSI nút tải Gọi công suất nút tải xét Pij Qij Trong i mức tải thứ i, i=[1,2,…,7]; j kí hiệu tên nút tải, j=[5,6,8] Ứng với giá trị Pij, tăng Q ij hệ số công suất thay đổi từ 0.6, 0.65,…,0.95 Trong trình tăng Q ij nút thứ j CSPK nút tải khác giữ ngun khơng đổi Trường hợp 2: Lần lượt tăng công suất biểu kiến S nút tải từ 110%, 120%,…, 170% Sđm Ứng với mức tải, xét VSI nút tải Gọi 31 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC ÂU công suất nút tải xét Pij Qij Trong đó, i mức tải thứ i, i=[1,2, …,7]; j kí hiệu tên nút tải, j=[5,6,8] Ứng với giá trị Pij, tăng Q ij hệ số công suất thay đổi từ 0.6, 0.65,…,0.95 Trong trình tăng Q ij nút thứ j CSPK nút tải khác giữ ngun khơng đổi Quy trình xác định VSI thực theo bước sau: Hình 5.3 Quy trình xác định VSI Dưới quy trình thành lập mẫu để đánh giá ổn định điện áp:  Bước 1: Thành lập sơ đồ HTĐ  Bước 2: Cài đặt thông số tải cho HTĐ  Bước 3: Tính tốn VSIs  Bước 4: Thay đổi mức tải quay lại Bước  Bước 5: Sắp xếp lại tập liệu 5.1.2 Tạo sở liệu Thực mơ tính tốn theo quy trình thu 312 mẫu Các biến thơng số trạng thái quan trọng chọn CSTD CSPK nút tải Để đơn giản việc gọi tên, quy ước gọi đường dây nối từ Bus đến Bus đường dây 4-5, đường dây nối từ Bus đến Bus đường dây 7-5, đường dây nối từ Bus đến Bus đường dây 4-6, đường dây nối từ Bus đến Bus đường dây 9-6, đường dây nối từ Bus đến Bus đường dây 7-8, đường dây nối từ Bus đến Bus đường dây 9-8 Trong phạm vi tóm tắt trình bày kết lấy mẫu theo Trường Hợp mức tải 120% 32 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC ÂU a) VSIs đường dây 4-5 b) VSIs đường dây 7-5 c) VSIs đường dây 4-6 d) VSIs đường dây 9-6 e) VSIs đường dây 7-8 f) VSIs đường dây 9-8 Hình 5.4 Giá trị VSIs đường dây mức tải 120%S5đm 33 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC ÂU a) VSIs đường dây 4-5 b) VSIs đường dây 7-5 c) VSIs đường dây 4-6 d) VSIs đường dây 9-6 e) VSIs đường dây 7-8 f) VSIs đường dây 9-8 Hình 5.5 Giá trị VSIs đường dây mức tải 120% S6đm 34 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN NGỌC ÂU a) VSIs đường dây 4-5 b) VSIs đường dây 7-5 c) VSIs đường dây 4-6 d) VSIs đường dây 9-6 e) VSIs đường dây 7-8 f) VSIs đường dây 9-8 Hình 5.6 Giá trị VSIs đường dây mức tải 120% P8đm 35 Nhận xét kết quả: Dựa theo kết từ đồ thị thấy tăng dần Qi (i nút tải, i=[5,6,8]) giá trị VSIs đường dây có liên kết với nút i tăng thống kết quả, giá trị VSIs đường dây khơng liên kết với nút i biến thiên không đáng kể, cụ thể Q5 tăng dần đường dây 4-5 giá trị số FVSI 0.1299 lên 0.6027, Lmn từ 0.1314 lên 0.6092, LQP từ 0.1326 lên 0.5981 đường dây 4-6 giá trị số FVSI 0.1307 lên 0.1486, Lmn từ 0.1332 lên 0.1519, LQP từ 0.135 lên 0.1546 Giá trị điện áp nút tải thay đổi theo việc thay đổi CSPK Mối quan hệ biến thiên thể Hình 5.6 a) Điện áp nút tải thay đổi Q5 b) Điện áp nút tải thay đổi Q6 c) Điện áp nút tải thay đổi Q8 Hình 5.7 Mỗi quan hệ điện áp nút tải CSPK Dựa theo kết từ Hình 5.6a điện áp nút giảm mạnh từ 0.9952 (pu) xuống 0.8456 (pu), điện áp nút thay đổi từ 1.0031 (pu) xuống 0.9518 (pu) nút thay đổi từ 1.0090 (pu) xuống 0.9883 (pu), biến thiên điện áp nút nút không nhiều Tương tự thay đổi CSPK nút (Hình 5.6b) điên áp nút giảm từ 1.0009 (pu) xuống 0.8847 (pu), điện áp nút thay đổi từ 0.9863 (pu) xuống 0.9508 (pu) nút thay đổi từ 1.0073 (pu) xuống 0.9775 (pu) Tại nút (Hình 5.6c) điên áp nút giảm từ 1.0092 (pu) xuống 0.9195 (pu), điện áp nút thay đổi từ 0.9865 (pu) xuống 0.9626 (pu) nút thay đổi từ 1.0004 (pu) xuống 0.9797 (pu) thay đổi Q8 Từ thấy điện áp có tính chất cục bộ, nút bị ảnh hưởng nút thay đổi tăng giảm tải 5.1.3 Huấn luyên mạng Nơ-ron 5.1.3.1 Quy trình huấn luyện Như đề cập phần Đặt vấn đề tính tốn VSIs theo phương pháp truyền thống tiêu tốn nhiều thời gian nên không phù hợp để áp dụng chuẩn đốn trực tuyến nên việc áp dụng mạng Nơ-ron nhân tạo cần thiết Sau thực lấy mẫu theo lưu đồ tất 312 mẫu, số mẫu huấn luyện chọn ngẫu nhiên 273 mẫu, số mẫu kiểm tra 39 mẫu MLPNN chọn huấn luyện, gồm biến đầu vào CSTD P CSPK Q nút tải, số Nơ-ron ẩn 12, số đầu để tính tốn cho VSI trải qua 353 8 vòng lặp Giá trị MSE nhỏ 1.1264 �10 Thơng số q trình huấn luyện huấn luyện, sai số qua vòng lặp trình bày Hình 5.7 Hình 5.8 Giao diện huấn luyện mạng Nơ-ron a) Sai số trung bình bình phương qua chu trình huấn luyện b) Gradient qua chu trình huấn luyện c) Sai số phê chuẩn số chu trình huấn luyện Hình 5.9 Sai số trình huấn luyên a) Hệ số tương quan trình huấn luyện b) Hệ số tương quan trình phê duyệt c) Hệ số tương quan d) Hệ số tương quan chu trình kiểm tra trình huấn luyện Hình 5.10 Hệ số tương quan trình huấn luyện 5.1.3.2 Kết huấn luyện mạng Nơ-ron Để kiểm tra xác phương pháp huấn luyện mạng Nơ-ron đề tài lấy ngẫu nhiên 39 mẫu bất từ 312 mẫu huấn luyện để kiểm tra Kết sai số lớn (Max), nhỏ (Min) trung bình (Avg) kết tính tốn VSI mạng Nơ-rơn kết kiểm tra trình bày tình bày Bảng 5.1 Bảng 5.1 Giá trị Min, Max, Average VSIs mạng Nơ-ron kết kiểm tra FVSI % 9-8 7-8 7-5 4-5 4-6 9-6 Max (%) Min(%) Avg(%) Max (%) Min(%) Avg(%) Max (%) Min(%) Avg(%) Max (%) Min(%) Avg(%) Max (%) Min(%) Avg(%) Max (%) Min(%) Avg(%) 0.094559 0.000361 0.025808 0.202957 0.001402 0.031518 0.187401 0.001060 0.049410 0.233017 0.000419 0.092857 0.241602 0.000578 0.053737 0.054348 0.000060 0.014159 Lmn 3 ∆ (10 ) 0.219377 0.000500 0.061032 0.167768 0.002343 0.034795 2.309814 0.004270 0.359250 1.131394 0.000563 0.231672 0.324308 0.002527 0.105654 0.273313 0.000462 0.044778 % 0.091780 0.001389 0.023904 0.352906 0.000646 0.050054 0.156273 0.000539 0.061173 0.408112 0.000319 0.109553 0.184482 0.002573 0.039201 0.092488 0.000699 0.028761 LQP 3 ∆ (10 ) 0.213362 0.004222 0.060779 0.297950 0.000928 0.062863 1.992400 0.002829 0.406548 1.314711 0.001467 0.296927 0.251791 0.003046 0.078803 0.536190 0.004914 0.112000 % 0.075692 0.000420 0.022585 0.114192 0.002291 0.027579 0.158757 0.001074 0.046599 0.309248 0.000171 0.098325 0.248087 0.001574 0.071762 0.072684 0.000375 0.021075 3 ∆ (10 ) 0.166260 0.000581 0.050491 0.138968 0.002316 0.040701 1.879961 0.005546 0.313386 0.966974 0.000292 0.255299 0.507384 0.004804 0.154042 0.214498 0.001110 0.069226 5.1.3.3 Nhận xét kết huấn luyện Dựa vào Bảng 5.1 cho thấy giá trị từ mạng Nơ-ron giá trị tính tốn 3 giá trị không lệch nhiều Sai số lớn ∆=2.3098* 10 ứng với 3 0.187401%, phần trăm sai số lớn 0.408112% ứng với ∆=0.3147* 10 Như vậy, kết tính tốn VSIs có từ mạng MLPNN sau huấn luyện cho độ xác cao với sai số thấp, hoàn toàn chấp nhận tin cậy 5.1.4 Tạo giao diện MATLAB GUIDE Nhằm thuận tiện cho việc giám sát, xác định vị trí xảy cố để đưa định vận hành sa thải phụ tải tối ưu việc tạo giao diện phù hợp giúp cho việc thao tác người máy dễ dàng trực quan cần thiết Giao diện gồm thống số đầu vào CSTD CSPK nút tải, thông số đầu giá trị VSIs giá trị điện áp nút tải nhờ ứng dụng kết từ mạng Nơ-ron Đồng thời giao diện cho biết trạng thái hoạt động có nguy sụp đổ điện áp hay không Chi tiết code MatLab trình bày phần Phụ Lục A Chi tiết giao diện thể Hình 5.10 a) Giao diện MatLab GUIDE HTD hoạt động bình thường b) Giao diện MatLab GUIDE HTD có nguy bị sụp đổ điện áp Hình 5.11 Giao diện hoạt động MatLab GUIDE 5.1.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG Đề tài giới thiệu ba VSI để xác định đường dây nút vận hành ổn định điện áp HTĐ Các số áp dụng đơn giản, nhiên việc dựa vào số để đánh giá phải trải qua nhiều khâu tính tốn nên chưa phù hợp với tính tốn trực tuyến Đề tài đề xuất áp dụng mạng Nơ-rơn nhân tạo để tính tốn VSI giải pháp thay để khắc phục vấn đề khó khăn mặt thời gian tính mà phương pháp phân tích truyền thống khơng giải Kết kiểm tra sơ đồ IEEE-9Bus cho thấy VSIs tính tốn MLPNN có độ xác cao Kết nghiên cứu trình bày hữu ích việc dự đốn cố sụp đổ điện áp HTĐ có khả phát triển làm việc môi trường trực tuyến CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 6.1 KẾT LUẬN Luận văn tìm hiểu, xây dựng phương pháp đánh giá trạng thái vận hành HTĐ, xây dựng mô hình ứng dụng mạng Nơ-ron đánh giá ổn định điện áp hoàn thành mục tiêu đặt ra, kết đạt sau: - Phân tích tổng quan lĩnh vực nghiên cứu: lý thuyết ổn định HTĐ - Tìm hiểu lý thuyết mạng Nơ-ron - Đề xuất quy trình xác định VSIs - Kiểm chứng hiệu việc sử dụng VSIs để chuẩn đoán ổn định điện áp hệ thống IEEE Bus - Áp dụng mạng Nơ-ron vào đánh giá ổn định điện áp 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI - Tiếp tục phân tích ổn định động cho HTĐ IEEE Bus - Xây dựng mạng Nơ-ron nhân tạo có khả tự học tự cập nhật liệu chẩn đoán ổn định điện áp - Áp dụng đánh giá ổn định điện áp cho HTĐ thực tế - Từ mơ hình đánh giá ổn định điện áp, tiến hành nghiên cứu kết hợp với mơ hình điều khiển khẩn cấp trường hợp ổn định TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Quyền Huy Ánh, “Giáo trình cung cấp điện,” p 164, 2005 [2] P Kundur et al., “Definition and Classification of Power System Stability IEEE/CIGRE Joint Task Force on Stability Terms and Definitions,” IEEE Trans Power Syst., vol 19, no 3, pp 1387–1401, 2004 [3] P Kundur, “Power System Stability And Control by Prabha Kundur.pdf.” p 1199, 1993 [4] Mạnh Anh, 23/05/2013, VietNamNet, “http://vietnamnet.vn/vn/thoisu/nhung-su-co-mat-dien-lon-nhat-tu-truoc-den-nay-122298.html.”, 12/05/2018 [5] N A M Ismail, A A M Zin, A Khairuddin, and S Khokhar, “A comparison of voltage stability indices,” Proc 2014 IEEE 8th Int Power Eng Optim Conf PEOCO 2014, pp 30–34, 2014 [6] I Musirin and T Rahman, “Novel fast voltage stability index (FVSI) for voltage stability analysis in power transmission system,” Res Dev 2002 …, pp 265–268, 2002 [7] G B Jasmon and S Yusof, “A Static Voltage Collapse Indicators Using line statbility Factors,” J Ind Technol., vol 7, no 1, pp 73–85, 1998 [8] PowerWorld Corporation, “Simulator User ’ s Guide,” Simulator User ’ s Guid., vol 1, no 217, pp 64–66, 2011 [9] M Transmission, M Generator, N Case, and S Case, “A guide on PowerWorld Simulator ver 12.0,” Computer (Long Beach Calif) [10] N K Kasabov, Foundations of neural networks, fuzzy systems, and knowledge engineering 1996 [11] S Haykin, Neural Networks and Learning Machines, vol 2008 ... thái hệ thống ổn định điện áp xảy nhiễu loạn tăng nhu cầu tải có thay đổi trạng thái hệ thống dẫn đến điện áp kiểm soát giảm liên tục Sụp đổ điện áp trình mà điện áp không ổn định dẫn đến điện áp. .. nghiên cứu thay đổi tải 2.5 ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP VÀ SỤP ĐỔ ĐIỆN ÁP 2.5.1 Các khái niệm  Định nghĩa theo IEEE/ CIGRÉ.[2] Ổn định điện áp: khả HTĐ trì điện áp ổn định tất Bus hệ thống sau xảy nhiễu từ điểm... điện áp điện áp thấp bất thường phần quan trọng hệ thống 2.5.2 Nguyên nhân ổn định điện áp[ 3] - Một nguyên nhân ổn định điện áp truyền tải công suất lớn đường dây dài Trong ổn định điện áp cần