Giảm tổn thất công suất cho xuất tuyến trung thế bằng biện pháp bù công suất phản kháng theo đồ thị phụ tải ngày sử dụng thuật toán di truyền

Bài viết này giới thiệu kết quả nghiên cứu tính toán tối ưu dung lượng công suất phản kháng cần bù căn cứ theo đồ thị phụ tải ngày của xuất tuyến 472E1.13 thuộc Công ty Điện lực Đống Đa. Đồ thị phụ tải điển hình của các ngày làm việc và cuối tuần trong mùa hè và mùa đông 2018 thu thập từ hệ thống đo xa được sử dụng làm cơ sở dữ liệu để tính toán.

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC (ISSN: 1859 - 4557) GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT CHO XUẤT TUYẾN TRUNG THẾ BẰNG BIỆN PHÁP BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG THEO ĐỒ THỊ PHỤ TẢI NGÀY SỬ DỤNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN REDUCTION OF POWER LOSSES ON MEDIUM VOLTAGE FEEDER BY REACTIVE POWER COMPENSATION ACCORDING TO DAILY LOAD CURVE USING GENETIC ALGORITHM Nguyễn Anh Minh1, Trần Anh Tùng2 Trung tâm Điều độ hệ thống điện TP Hà Nội, Trường Đại học Điện lực Ngày nhận bài: 06/06/2019, Ngày chấp nhận đăng: 30/07/2019, Phản biện: TS Nguyễn Mạnh Quân Tóm tắt: Bài báo giới thiệu kết nghiên cứu tính tốn tối ưu dung lượng công suất phản kháng cần bù theo đồ thị phụ tải ngày xuất tuyến 472E1.13 thuộc Công ty Điện lực Đống Đa Đồ thị phụ tải điển hình ngày làm việc cuối tuần mùa hè mùa đông 2018 thu thập từ hệ thống đo xa sử dụng làm sở liệu để tính tốn Thuật tốn di truyền ứng dụng để tối ưu dung lượng bù trạm biến áp xuất tuyến 472E1.13 theo hàm mục tiêu tổn thất công suất cực tiểu Kết tính tốn tổn thất cơng suất tồn xuất tuyến giảm trung bình 5% so với trạng bù dung lượng bù trạm biến áp tối ưu hóa Từ đó, phương thức vận hành tụ bù hiệu chỉnh cách phù hợp theo phụ tải để giảm tổn thất lưới điện phân phối Từ khóa: Bù cơng suất phản kháng, đồ thị phụ tải, tổn thất cơng suất, thuật tốn di truyền, tụ bù Abstract: This paper presents investigation results on the optimization of reactive power compensation based on daily load curve of 472E1.13 feeder, which belong to distribution network of Dong Da power company Typical daily load curves of weekdays and weekends in summer and winter 2018 were gathered from remote meters Genetic algorithm was applied to find out optimized reactive power compensation at each substations of 472E1.13 feeder with constraints of minimum power losses The results showed that power losses could decrease by 5% in average with respect to current losses As a result, operation mode of capacitor banks should be adjusted accordingly to load curves to reduce power losses on electrical distribution network Keywords: Reactive power compensation, load curve, power losses, genetic algorithm, capacitor bank 66 Số 20 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC (ISSN: 1859 - 4557) MỞ ĐẦU Vấn đề bù tối ưu công suất phản kháng lưới điện phân phối nghiên cứu rộng rãi triển khai qua nhiều cơng trình sử dụng phương pháp tối ưu khác Phần lớn nghiên cứu thực tính tốn tối ưu cơng suất phản kháng cho chế độ phụ tải tĩnh lưới điện [1] Mặc dù số lợi ích nhiên phương pháp khó áp dụng lưới điện vận hành theo thời gian thực tối ưu chế độ tối ưu chế độ khác Chính vậy, phương pháp tối ưu phải tiếp cận quan điểm vận hành động lưới điện áp dụng khoảng thời gian dài Toàn liệu phụ tải ngày chấp nhận cho tốn tối ưu động Mặt khác, toán tối ưu động đặt thách thức khả tính tốn thời gian tính tốn quy mơ tốn học trở nên phức tạp nhiều Hơn nữa, lời giải điều chỉnh điện áp công suất phản kháng tối ưu tốn động tác động đến máy biến áp điều chỉnh tải tụ bù đóng cắt tự động Tần suất đóng cắt thay đổi theo lời giải tốn đặt thách thức tuổi thọ chi phí vận hành, bảo dưỡng thiết bị Một số nghiên cứu cố gắng đưa thông số tần suất đóng cắt ngày tụ tần suất chuyển nấc phân áp máy biến áp vào hàm mục tiêu toán tối ưu Tuy nhiên, kết có độ xác khơng cao áp dụng cho lưới điện có Số 20 quy mơ lớn chi phí vận hành liên quan đến đóng cắt tụ chuyển nấc phân áp khó ước tính [2] Một cách tiếp cận thứ hai phù hợp với vận hành lưới điện phân phối tối ưu bù công suất phản kháng theo đồ thị phụ tải ngày đồ thị phụ tải chia nhỏ theo vận hành (xem hình 1) [3-5] Cách tiếp cận cho phép đưa tốn gần tĩnh áp dụng phương pháp tối ưu tĩnh quen thuộc Lợi ích cách tiếp cận đơn giản hóa q trình tối ưu giảm đáng kể thời gian tính tốn mà khơng làm độ xác lời giải mà đồ thị phụ tải thu thập từ đo lường xác cơng tơ điện tử đo xa Từ đó, báo giới thiệu giải pháp bù tối ưu công suất phản kháng xuất tuyến 472E1.13 theo đồ thị phụ tải sử dụng thuật toán di truyền ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CÁC NGÀY ĐIỂN HÌNH CỦA XUẤT TUYẾN 472E1.13 Sơ đồ sợi xuất tuyến 472E1.13 vị trí dung lượng tụ bù cứng theo trạng giới thiệu hình Để phục vụ tính tốn dung lượng bù tối ưu tụ bù theo đồ thị phụ tải, liệu phụ tải theo trạm biến áp xuất tuyến thu thập cho hai loại ngày bao gồm ngày làm việc ngày cuối tuần mùa hè mùa đông năm 2018 (xem hình 2, hình 3, hình hình 5) Các ngày mùa hè lựa chọn ứng với nhiệt độ nóng ngày mùa đơng lựa chọn ứng với 67 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC (ISSN: 1859 - 4557) nhiệt độ lạnh thời kỳ Dữ liệu phụ tải theo thời điểm ngày cho phép đưa toán gần tĩnh áp dụng thuật toán di truyền để tính tốn lại dung lượng bù tối ưu tụ thời điểm 472 Hình Đồ thị phụ tải ngày thứ tư 11-07-2018 xuất tuyến 472E1.13 389m Kim Liên C3 400kVA 40kVar 162m Kim Liên C4 1000kVA 100kVar 392m 364m Hồ Kim Liên 630kVA Kim Liên C 1000kVA 300kVar 60kVar 226m 71m Kim Liên E 630kVA 60kVar 320m 807m Kim Liên E3 630kVA 60kVar 182m 60kVar 219m Khương Thượng 630kVA E1B Phương Mai 400kVA 40kVar 337m 60kVar 404m BV Việt Pháp 1250kVA 100kVar 553m B21 Kim Liên 630kVA 60kVar E2 Kim Liên 400kVA 40kVar 159m B20 Kim Liên 630kVA Cầu Trung Tự 400kVA Hình Đồ thị phụ tải ngày thứ tư 26-12-2018 xuất tuyến 472E1.13 40kVar Viện Lão Khoa 1000kVA 100kVar 558m TT Ung bướu 1500kVA 100kVar Hình Sơ đồ sợi xuất tuyến 472E1.13 Hình Đồ thị phụ tải ngày chủ nhật 30-12-2018 xuất tuyến 472E1.13 THUẬT TỐN DI TRUYỀN TÍNH TỐN BÙ TỐI ƯU CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG Hình Đồ thị phụ tải ngày chủ nhật 01-07-2018 xuất tuyến 472E1.13 68 Mục đích tốn tối ưu xác định dung lượng bù trạm biến áp Số 20 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC (ISSN: 1859 - 4557) Các ràng buộc cần thỏa mãn bao gồm: cho tốn bù tối ưu cơng suất phản kháng theo đồ thị phụ tải giới thiệu hình Để tăng tốc độ tính tốn trào lưu cơng suất vòng lặp, tác giả sử dụng thuật tốn dịng điện nút tương đương đồng tác giả công bố trước [6-7] 0,95 ≤ 𝑈𝑖 (𝑝𝑢) ≤ 1,05 (2) KẾT QUẢ 𝐼𝑖𝑗 ≤ 𝐼𝑐𝑝 (3) ≤ 𝑄𝑏 ≤ 𝑄𝑡ả𝑖 (4) cho tổn thất công suất cực tiểu xuất tuyến Hàm mục tiêu cần tối thiểu hóa sau: 𝐹 = 𝑚𝑖𝑛∆𝑃 (1) Trong đó: F hàm mục tiêu cần tối thiểu hóa; ΔP tổn thất cơng suất tồn xuất tuyến; Ui điện áp điểm nút; Iij dòng điện chảy nhánh ij; Icp dòng điện cho phép nhánh ij; Qb công suất phản kháng cần bù; Qtải công suất phản kháng yêu cầu phụ tải Thuật toán di truyền áp dụng dung lượng bù trạm biến áp coi biến hay cá thể Mỗi cá thể mã hóa nhiễm sắc thể Tại hệ, cá thể tốt di truyền mã gien cho hệ cháu Các thông số thuật toán di truyền ứng dụng cho toán bù tối ưu công suất phản kháng báo cáo bảng Đọc liệu lưới điện Khởi tạo quần thể (dung lượng bù trạm biến áp) Tính tốn Hàm mục tiêu (ΔP) Lựa chọn cá thể tốt Trực giao Đột biến Tính tốn Hàm mục tiêu (ΔP) Độ lệch hàm mục tiêu