Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố bất định đối với sự làm việc an toàn của hệ thống điện việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG HUỲNH VĂN KỲ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ BẤT ĐỊNH ĐỐI VỚI SỰ LÀM VIỆC AN TOÀN CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG HUỲNH VĂN KỲ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ BẤT ĐỊNH ĐỐI VỚI SỰ LÀM VIỆC AN TOÀN CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN MÃ SỐ: 62.52.02.02 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Ngơ Văn Dưỡng PGS.TS Lê Đình Dương Đà Nẵng - 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Những số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận án Huỳnh Văn Kỳ i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH VẼ vi DANH MỤC BẢNG xi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT xii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Tổng quan tình hình nghiên cứu 3 Mục đích nghiên cứu .8 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu 10 Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án 10 CHƯƠNG 1: PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG BỘ SỐ LIỆU ĐỂ TÍNH TỐN PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN CÓ XÉT ĐẾN CÁC YẾU TỐ BẤT ĐỊNH 13 1.1 MỞ ĐẦU 13 1.2 CÁC KHÁI NIỆM TRONG XÁC SUẤT THỐNG KÊ 13 1.2.1 Xác suất kiện ngẫu nhiên 13 1.2.2 Biến ngẫu nhiên, hàm phân bố tham số đặc trưng biến ngẫu nhiên .14 ii 1.3 CÁC HÀM PHÂN PHỐI XÁC SUẤT PHỔ BIẾN ĐƯỢC DÙNG ĐỂ BIỂU DIỄN CÁC YẾU TỐ NGẪU NHIÊN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 17 1.3.1 Hàm phân phối (Uniform distribution) 17 1.3.2 Hàm phân phối chuẩn (Gaussian/normal distribution) 18 1.3.3 Hàm phân phối 0-1 hàm phân phối nhị thức (Binomial distribution) .20 1.3.4 Hàm phân phối Weibull 22 1.3.5 Hàm phân phối Beta (Beta distribution) .24 1.3.6 Hàm phân phối Gamma (Gamma distribution) 25 1.3.7 Hàm phân phối nhiều đỉnh (Multimodal distribution) 26 1.4 XÂY DỰNG HÀM PHÂN BỐ VÀ TẠO BỘ SỐ LIỆU NGẪU NGHIÊN CHO CÁC YẾU TỐ BẤT ĐỊNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 28 1.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 39 CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT XỬ LÝ DỮ LIỆU ÁP DỤNG TRONG BÀI TỐN TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỆN CÓ XÉT ĐẾN CÁC YẾU TỐ BẤT ĐỊNH 40 2.1 MỞ ĐẦU 40 2.2 KỸ THUẬT XỬ LÝ DỮ LIỆU TRONG XÁC SUẤT THỐNG KÊ 40 2.2.1 Xử lý liệu bị thiếu (missing data) 42 2.2.2 Loại bỏ phần tử ngoại lai (outliers) 45 2.2.3 Chuẩn hóa liệu (normalization) .48 2.2.4 Thu giảm liệu (data reduction) 50 2.2.5 Kỹ thuật phân nhóm liệu 54 2.3 ÁP DỤNG CÁC KỸ THUẬT XỬ LÝ DỮ LIỆU ĐỂ XỬ LÝ CÁC SỐ iii LIỆU CỦA CÁC YẾU TỐ NGẪU NHIÊN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 57 2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 59 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ LÀM VIỆC AN TỒN CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN HIỆN CĨ TÍCH HỢP CÁC YẾU TỐ BẤT ĐỊNH 60 3.1 MỞ ĐẦU 60 3.2 XÂY DỰNG MÔ ĐUN TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP CHO HỆ THỐNG ĐIỆN 60 3.3 THUẬT TỐN VÀ CHƯƠNG TRÌNH PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ LÀM VIỆC AN TỒN CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN CÓ XÉT ĐẾN CÁC YẾU TỐ BẤT ĐỊNH .65 3.3.1 Mở đầu 65 3.3.2 Thuật tốn phân tích đánh giá mức độ làm việc an tồn hệ thống điện có xét đến yếu tố bất định .66 3.3.3 Chương trình phân tích đánh giá mức độ làm việc an tồn hệ thống điện có xét đến yếu tố bất định .70 3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 80 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ PHƯƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT TRÊN HỆ THỐNG ĐIỆN MẪU VÀ ÁP DỤNG TÍNH TỐN KHẢ NĂNG VẬN HÀNH AN TOÀN CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 82 4.1 MỞ ĐẦU 82 4.2 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ PHƯƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT TRÊN CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN MẪU 83 4.2.1 Hệ thống điện mẫu IEEE 57 nút sửa đổi 83 4.2.2 Hệ thống điện mẫu IEEE 118 nút sửa đổi 87 iv 4.3 ÁP DỤNG TÍNH TỐN KHẢ NĂNG VẬN HÀNH AN TỒN CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 96 4.4 PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ LÀM VIỆC AN TOÀN CHO CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN CÓ XÉT ĐẾN CÁC YẾU TỐ BẤT ĐỊNH 106 4.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 111 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 113 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ I TÀI LIỆU THAM KHẢO III PHỤ LỤC XIV v DANH MỤC HÌNH VẼ Hình vẽ Trang Hình 1.1 Hàm mật độ xác suất phân phối 18 Hình 1.2 Hàm phân phối xác suất phân phối 18 Hình 1.3 Ví dụ hàm mật độ xác suất phân phối chuẩn 19 Hình 1.4 Ví dụ hàm phân phối xác suất phân phối chuẩn 20 Hình 1.5 Ví dụ hàm khối xác suất phân phối nhị thức 21 Hình 1.6 Ví dụ hàm phân phối xác suất phân phối nhị thức 21 Hình 1.7 Ví dụ hàm mật độ xác suất phân phối Weibull 23 Hình 1.8 Ví dụ hàm phân phối xác suất phân phối Weibull 23 Hình 1.9 Ví dụ hàm mật độ xác suất phân phối Beta 24 Hình 1.10 Ví dụ hàm phân phối xác suất phân phối Beta 25 Hình 1.11 Ví dụ hàm mật độ xác suất phân phối Gamma 26 Hình 1.12 Ví dụ hàm phân phối xác suất phân phối Gamma 26 Hình 1.13 Hàm phân bố có hai đỉnh (Bimodal distribution) 27 Hình 1.14 Ví dụ hàm phân phối trộn hàm Gaussian distribution 27 Hình 1.15 Quá trình xây dựng hàm phân bố tạo số liệu ngẫu nhiên 28 Hình 1.16 Số liệu thu thập biến ngẫu nhiên Xi 29 Hình 1.17 Hàm phân phối dạng histogram Xi 29 Hình 1.18 Hàm phân phối xác suất tích lũy Xi 29 Hình 1.19 Số liệu phát theo thơng số ước lượng cho hàm phân phối 30 ngẫu nhiên Xi Hình 1.20 Vận tốc gió thu thập từ nhà máy điện gió thực tế 32 Hình 1.21 Công suất phát thu thập từ nhà máy điện gió thực tế 32 vi Hình 1.22 Số liệu đường cong công suất xây dựng cho nhà máy điện gió 34 Hình 1.23 Hàm phân phối xác suất tích lũy vận tốc gió 35 Hình 1.24 Vận tốc gió phát từ hàm phân bố xây dựng từ số 35 liệu thực tế (Dạng histogram) Hình 1.25 Cơng suất đầu nhà máy điện gió có từ số liệu vận tốc 35 gió phát đường cong công suất xây dựng (Dạng histogram) Hình 1.26 Số liệu thu thập biến ngẫu nhiên P1 36 Hình 1.27 Số liệu thu thập biến ngẫu nhiên P2 37 Hình 1.28 Hàm phân bố dạng histogram biến ngẫu nhiên P1 37 Hình 1.29 Hàm phân bố dạng histogram biến ngẫu nhiên P2 37 Hình 1.30 Tương quan P1 P2 38 Hình 1.31 Số liệu phát cho biến ngẫu nhiên P1 38 Hình 1.32 Số liệu phát cho biến ngẫu nhiên P2 38 Hình 2.1 Minh họa nhóm kỹ thuật tiền xử lý liệu 41 Hình 2.2a Công suất tiêu thụ thu thập phụ tải điện: vẽ cho 43 năm Hình 2.2b Cơng suất tiêu thụ thu thập phụ tải điện: vẽ phóng to 43 cho miền Hình 2.2c Công suất tiêu thụ thu thập phụ tải điện: vẽ phóng to 43 cho miền Hình 2.3a Số liệu đạt phụ tải điện sau xử lý: vẽ cho năm 44 Hình 2.3b Số liệu đạt phụ tải điện sau xử lý: vẽ phóng to cho miền 44 Hình 2.3.c Số liệu đạt phụ tải điện sau xử lý: vẽ phóng to cho miền 44 vii Hình 2.4 Minh họa phần tử ngoại lai mặt phẳng 2D 45 Hình 2.5 Phần tử ngoại lai nằm bên trái 46 Hình 2.6 Phần tử ngoại lai nằm bên phải 46 Hình 2.7 Các phân vùng hàm phân bố 47 Hình 2.8 Minh họa vùng biên xác định giá trị significance 47 level khác Hình 2.9 Các phân vùng hàm phân bố thu thập thực tế 48 Hình 2.10 Các phân vùng hàm phân bố sau xử lý 48 Hình 2.11 Dữ liệu X trước chuẩn hóa 49 Hình 2.12 Dữ liệu Y trước chuẩn hóa 50 Hình 2.13 Dữ liệu X sau chuẩn hóa thành Z 50 Hình 2.14 Dữ liệu Y sau chuẩn hóa thành Z 50 Hình 2.15 Minh họa biểu đồ Scree 54 Hình 2.16 Minh họa phân cụm liệu 54 Hình 2.17 Dữ liệu ban đầu 55 Hình 2.18 Dữ liệu phân thành hai nhóm 56 Hình 2.19 Các bước xử lý liệu thu thập phục vụ tốn tính tốn 58 phân tích HTĐ có xét yếu tố ngẫu nhiên Hình 3.1 Sơ đồ thuật tốn mơ Monte-Carlo 67 Hình 3.2 Sơ đồ thuật tốn CMC 69 Hình 3.3 Giao diện khởi động chương trình tính tốn, phân tích, đánh 71 giá mức độ làm việc an tồn cho HTĐ mẫu IEEE 14 nút Hình 3.4 Giao diện chạy mô đun PFC cho HTĐ mẫu IEEE 14 nút 71 Hình 3.5 Giao diện chạy Monte-Carlo cho mạng điện mẫu IEEE 14 72 Hình 3.6 Dòng điện chạy nhánh 9-10 73 Hình 3.7 Dòng điện chạy nhánh 6-13 74 viii ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG HUỲNH VĂN KỲ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ BẤT ĐỊNH ĐỐI VỚI SỰ LÀM VIỆC AN TOÀN CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN MÃ SỐ:... đánh giá mức độ làm việc an toàn hệ thống điện có xét đến yếu tố bất định .66 3.3.3 Chương trình phân tích đánh giá mức độ làm việc an toàn hệ thống điện có xét đến yếu tố bất định .70... tích đánh giá mức độ làm việc an tồn hệ thống điện có tích hợp yếu tố bất định Chương 4: Đánh giá kết phương pháp đề xuất hệ thống điện mẫu áp dụng tính tốn khả vận hành an toàn Hệ thống điện Việt