Tính quan sát được trong bài toán đánh giá trạng thái lưới phân phối

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NGUYỄN HUY THÔNG TÍNH QUAN SÁT ĐƯC TRONG BÀI TOÁN ĐÁNH GIÁ TRẠNG THÁI LƯỚI PHÂN PHỐI CHUYÊN NGÀNH: MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN MÃ SỐ NGÀNH: 2.06.07 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 06 NĂM 2005 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS PHAN THỊ THANH BÌNH Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, Ngày…… tháng…… năm 2005 Có thể tham khảo luận văn tại: THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC - Tp.HCM, ngaøy thaùng năm 2005 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN HUY THÔNG Phái: Nam Ngày sinh: 14 – 05 – 1965 Nơi sinh : TIỀN GIANG Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN MSHV: KTĐI13.012 I TÊN ĐỀ TÀI: TÍNH QUAN SÁT ĐƯC TRONG BÀI TOÁN ĐÁNH GIÁ TRẠNG THÁI LƯỚI PHÂN PHỐI II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Giới thiệu tổng quan toán đánh giá trạng thái lưới phân phối - Phân tích phương pháp giải toán đánh giá trạng thái lưới phân phối, phân tích tính quan sát xử lý số liệu đo lường xấu - Giới thiệu thuật toán phù hợp - Thực viết chương trình áp dụng vào ví dụ III NGÀY GIAO NHIỆM VUÏ: IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V HỌ VÀ TÊN CB HƯỚNG DẪN: TS PHAN THỊ THANH BÌNH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH tháng năm 2005 KHOA QUẢN LÝ NGÀNH Lời cảm ơn Xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, đặc biệt CôPhan Thị Thanh Bình, người hướng dẫn thực luận án cao học Cám ơn tất bạn bè thân thuộc, bạn đồng nghiệp bên cạnh động viên giúp đỡ nhiều Đặc biệt cảm ơn vợ tôi, Phương Viên, người gánh vác việc gia đình, chăm sóc Bé Tí để hoàn thành Luận văn TP Hồ Chí Minh, ngày 29/06/2005 Nguyễn Huy Thông TĨM TẮT Mục tiêu hệ thống tự động hoá lưới phân phối hướng đến việc quản lý điều khiển lưới phân phối hiệu Điều kiện tiên để thực thành công hệ thống tự động lưới phân phối giải hiệu tốn phân tích tính quan sát được, phát liệu xấu đánh giá trạng thái lưới phân phối Trong Luận án giới thiệu giải thuật hiệu để đánh giá trạng thái áp dụng cho lưới phân phối ba pha hình tia Phương pháp mở rộng cho tính quan sát được, q trình xử lý liệu xấu nghiên cứu chi tiết Luận án Kỹ thuật “forward, backward” áp dụng để đánh giá, ước tính cơng suất nhánh, điện áp nút, phụ tải nút dựa số liệu đo lường Nếu khơng có đầy đủ số liệu đo lường phù hợp toán đánh giá trạng thái thực Phương pháp đề nghị Luận án áp dụng để phân tích ví dụ lưới phân phối Chương trình viết phần mềm Matlab 6.0 ABSTRACT A distribution automation system (DAS) aims for better management and control of the distribution networks A efficient network observability, bad data detection and state estimation solution technique is a prerequisite for the success of DAS This thesis presents an efficient and robust three phase state estimation (SE) algorithm for application to radial distribution networks The extension of the method to the network observability analysis and bad data processing is discussed in details in thesis Forward propagation and backward propagation technique will be applied to estimate the line flows, node voltages ang loads at each node, based on the measured quantities The SE cannot be excuted without adequate number of measurements The proposed method in this theis has been tested to analyze several examples of the distribution networks The program is written using Matlab 6.0 TÓM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Ngày, tháng, năm sinh: Nơi sinh: Địa liên lạc: Điện thoại quan: Nhà: Nguyễn Huy Thông 14/5/1965 Tiền Giang 242/47/47 Nguyễn Thiện Thuật P.3, Q.3, TP.HCM 307 945 399 831 – 0908 227 565 QUAÙ TRÌNH ĐÀO TẠO: Tháng 7/1996: Tốt nghiệp Đại Học Kỹ Thuật – ĐHQG TPHCM Năm 2002 – 2004: Học viên cao học khóa 13 Kỹ Thuật Điện – ĐH Bách Khoa TP.HCM QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC: Năm 1996 – 1999: công tác Xí Nghiệp Thiết Kế Điện – Công ty Điện Lực TP.HCM Năm 1999 – 2005: công tác Công ty Tư Vấn Xây Dựng Điện –Tổng Công ty Điện Lực Việt Nam Trang Bảng danh mục từ viết tắt Luận văn A – ampere (đơn vị đo dòng điện) DMS – Distribution Management System DS – Disconnected Switch EMS – Energy Management System kV – kilovolt (đơn vị đo điện áp- 1kV = 103 V ) KVL – Kirchoff Voltage Law LAV – Least Absolute Value LBS – Load Breaker Switch LMS – Least Median of Squares LTD – Line Tension Disconnector MatLab – Matrix Laboratory: tên phần mềm pu – per unit (hệ đơn vị tương đối) RTU – Remote Telemetry Unit SCADA – System Control and Data Acquisition VAr – đơn vị đo công suất phản kháng W – watt (đơn vị đo công suất tác dụng) WLAV – Weighted Least Absolute Value WLS – Weighted Least Squares Tính quan sát toán đánh giá trạng thái lưới phân phối Trang Mục lục Mục lục Bảng danh mục từ viết tắt Luận văn Chương - Đặt vấn đề 10 1.1 Tổng quan phát triển ngành điện Việt Nam 10 1.2 Giới thiệu EMS/DMS 11 1.2.1 Hoàn cảnh đời SCADA/EMS 11 1.2.2 EMS (Energy Management System) 13 1.2.3 Các chức EMS 14 1.2.4 Các yêu cầu cần có EMS 14 1.2.5 Hệ thống EMS Trung tâm Điều Độ Hệ Thống Điện Miền Việt Nam 15 1.2.6 DMS (Distribution Management System) khác biệt với EMS 18 1.3 Đánh giá trạng thái hệ thống tính quan sát toán đánh giá trạng thái hệ thống 19 1.4 Phạm vi luận văn 20 Chương - Bài toán đánh giá trạng thái hệ thống 22 2.1 Tổng quan toán đánh giá trạng thái hệ thống 22 2.1.1 Lịch sử đời – phát triển toán đánh giá trạng thái 22 2.1.2 Đánh giá trạng thái hệ thống xây dựng mơ hình hệ thống 22 2.2 Những đặc điểm toán đánh giá trạng thái 24 2.2.1 Nhiệm vụ toán đánh giá trạng thái 24 2.2.2 Mơ tả tốn đánh giá trạng thái 24 2.2.3 Tiêu chuẩn xác suất cực đại 26 2.2.4 Cấu trúc ma trận Jacobi H 29 2.2.5 Nguồn liệu cho toán đánh giá trạng thái 31 2.2.6 Dữ liệu đầu vào toán đánh giá trạng thái 32 2.2.7 Dữ liệu đầu toán đánh giá trạng thái 33 2.2.8 Những khó khăn tốn đánh giá trạng thái 34 2.3 Tổng quan giải pháp giải toán đánh giá trạng thái 35 2.3.1 Bài toán đánh giá trạng thái động 36 2.3.2 Bài toán đánh giá trạng thái tĩnh 36 2.4 Bài toán đánh giá trạng thái lưới phân phối 42 2.4.1 Đặc điểm cấu trúc hệ thống phân phối 42 2.4.2 Đặc điểm giám sát tự động điều khiển hệ thống phân phối 43 2.4.3 Những khó khăn, thách thức tốn đánh giá trạng thái lưới phân phối 44 Tính quan sát toán đánh giá trạng thái lưới phân phối Trang 2.5 Kết luận 46 Chương - Tính quan sát toán đánh giá trạng thái lưới phân phối 48 3.1 Khái quát tính quan sát (observability) 48 3.1.1 Tổng quan 48 3.1.2 Mô hình tốn để nghiên cứu tính quan sát 48 3.1.3 Định nghĩa tính quan sát theo quan điểm toán học 49 3.1.4 Ví dụ tính quan sát 49 3.2 Tính quan sát tốn đánh giá trạng thái lưới phân phối 50 3.2.1 Giới thiệu 50 3.2.2 Khái niệm 50 3.3 Những phương pháp dùng để phân tích tính quan sát tốn đánh giá trạng thái lưới phân phối 51 3.3.1 Tổng quan 51 3.3.2 Phương pháp phân tích tính quan sát dựa vào việc phân tích số 51 3.3.3 Phương pháp phân tích tính quan sát dựa vào kỹ thuật “forward, backward” 53 3.4 Ảnh hưởng vấn đề đo lường đến tính quan sát toán đánh giá trạng thái lưới phân phối 54 3.5 Ảnh hưởng đo lường Ampere đến tính quan sát toán đánh giá trạng thái lưới phân phối 57 3.5.1 Giới thiệu 57 3.5.2 Đặt vấn đề 57 3.5.3 Đo lường dòng điện tới hạn phần dư đo lường mở rộng 58 3.5.4 Xử lý đo lường xấu có xuất đo lường Ampere 61 3.5.5 Áp dụng thuật tốn khảo sát tính quan sát vào lưới phân phối 62 3.6 Vai trị tính quan sát tốn đánh giá trạng thái 65 3.7 Kết luận 67 Chương - Thuật toán phân tích tính quan sát được, xử lý liệu đo lường xấu giải toán đánh giá trạng thái lưới phân phối 68 4.1 Mơ hình lưới phân phối trung 68 4.1.1 Mơ hình nút 68 4.1.2 Mơ hình nhánh 69 4.1.3 Nhận xét mơ hình phần tử lưới phân phối 70 4.2 Thuật tốn phân tích tính quan sát 70 4.3 Thuật toán xử lý số liệu xấu 74 4.4 Thuật toán giải toán đánh giá trạng thái lưới phân phối 74 4.4.1 Tổng quan giải thuật 74 Tính quan sát tốn đánh giá trạng thái lưới phân phối Trang 4.4.2 Lưu đồ giải thuật 76 4.4.3 Khởi gán ban đầu cho giá trị giải thuật 82 4.4.4 Điều kiện hội tụ 82 4.5 Nhận xét giải thuật đề nghị 82 Chương - Cấu trúc chương trình ví dụ áp dụng giải thuật 83 5.1 Tổng quan 83 5.2 Dữ liệu ban đầu 84 5.2.1 File “branch.xls” 84 5.2.2 File “bus.xls” 85 5.2.3 File “TableParentChild.xls” 85 5.3 Cấu trúc chương trình 86 5.3.1 Chương trình giải tốn đánh giá trạng thái lưới phân phối 86 5.3.2 Chương trình xử lý số liệu đo lường xấu 86 5.3.3 Chương trình phân tích tính quan sát 86 5.4 Dữ liệu kết 87 5.5 Ví dụ áp dụng 87 5.5.1 Các thông số mạng 87 5.5.2 Kết sau chạy chương trình phân tích tính quan sát lưới phân phối nút 88 5.5.3 Kết sau chạy chương trình đánh giá trạng thái lưới phân phối nút 89 5.6 Ví dụ áp dụng 92 5.6.1 Các thông số mạng 93 5.6.2 Kết sau chạy chương trình phân tích tính quan sát lưới phân phối 19 nút 95 5.6.3 Kết sau chạy chương trình đánh giá trạng thái lưới phân phối 19 nút 96 Chương - Kết luận 100 TÀI LIỆU KHAM KHẢO 101 Phụ lục – Kết thực chương trình 102 Phụ lục - Mã nguồn chương trình MatLab 110 Tính quan sát toán đánh giá trạng thái lưới phân phối ... TÍNH QUAN SÁT ĐƯC TRONG BÀI TOÁN ĐÁNH GIÁ TRẠNG THÁI LƯỚI PHÂN PHỐI II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Giới thiệu tổng quan toán đánh giá trạng thái lưới phân phối - Phân tích phương pháp giải toán đánh. .. Tổng quan giải pháp giải toán đánh giá trạng thái 35 2.3.1 Bài toán đánh giá trạng thái động 36 2.3.2 Bài toán đánh giá trạng thái tĩnh 36 2.4 Bài toán đánh giá trạng thái lưới. .. giá trạng thái lưới phân phối 44 Tính quan sát tốn đánh giá trạng thái lưới phân phối Trang 2.5 Kết luận 46 Chương - Tính quan sát toán đánh giá trạng thái lưới phân phối