Nghiên cứu tối ưu số lượng và vị trí lắp đặt các thiết bị tự động đóng cắt trong lưới điện phân phối

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN TUẤN ANH NGHIÊN CỨU TỐI ƯU SỐ LƯỢNG VÀ VỊ TRÍ LẮP ĐẶT CÁC THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG ĐÓNG CẮT TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN Hà Nội - Năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN TUẤN ANH NGHIÊN CỨU TỐI ƯU SỐ LƯỢNG VÀ VỊ TRÍ LẮP ĐẶT CÁC THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG ĐÓNG CẮT TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI Chuyên ngành: Kỹ thuật điện LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN XUÂN TÙNG Hà Nội – Năm 2019 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ MỞ ĐẦU CHƢƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 10 1.1 Tổng quan chung lƣới điện phân phối 10 1.2 Các thiết bị đóng cắt lƣới phân phối 11 1.2.1 Máy cắt trung áp 11 1.2.2 Thiết bị tự đóng lại 12 1.2.3 Cầu dao phân đoạn tự động 13 1.2.4 Cầu chì tự rơi 15 1.2.5 Cầu dao phụ tải (Load Break Switch) 16 1.2.6 Nhận xét chung 16 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN 17 2.1 Độ tin cậy hệ thống điện 17 2.1.1 Các khái niệm định nghĩa 17 2.1.2 Các tiêu đánh giá độ tin cậy 18 2.2 Yêu cầu đánh giá độ tin cậy vận hành quy hoạch thiết kế lƣới điện 20 2.2.1 Các nguyên nhân gây điện 20 2.2.2 Ảnh hƣởng độ tin cậy đến tổn thất kinh tế cấu trúc lƣới điện 21 2.2.3 Các biện pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện 23 2.2.4 Vấn đề tối ƣu vị trí đặt thiết bị tự đóng lại lƣới phân phối 26 CHƢƠNG XÂY DỰNG HÀM MỤC TIÊU KHI TÍNH TỐN VỊ TRÍ ĐẶT TỐI ƢU CÁC THIẾT BỊ TỰ ĐÓNG LẠI 28 3.1 Xây dựng tiêu chí hàm mục tiêu 28 3.1.1 Ảnh hƣởng số lƣợng phụ tải tổng công suất phụ tải bị điện 28 3.1.2 Ảnh hƣởng tần suất cố tiêu chí hàm mục tiêu 29 3.2 Tính tốn hàm mục tiêu với lƣới điện đơn giản 30 3.3 Tính tốn tìm vị trí đặt thiết bị TĐL với hàm mục tiêu xây dựng trƣờng hợp đơn giản có thiết bị TĐL 34 3.4 Kết luận chƣơng 36 CHƢƠNG TÍNH TỐN ÁP DỤNG CHO XUẤT TUYẾN ĐƢỜNG DÂY 22KV LỘ 476 E17.1 THUỘC CÔNG TY ĐIỆN LỰC SƠN LA 38 4.1 Mô tả lƣới điện cần tính tốn áp dụng 38 4.1.1 Mô tả lƣới điện 38 4.1.2 Tính tốn chuẩn bị số liệu 40 4.2 Cơng cụ tính tốn đƣợc sử dụng 43 4.2.1 Giới thiệu phần mềm Matlab 43 4.2.2 Thuật giải di truyền 45 4.2.3 Ƣu – nhƣợc điểm sử dụng thuật toán di truyền 54 4.3 Tính tốn áp dụng với xuất tuyến 476 E17.1 Sơn La 54 4.3.1 Xây dựng toán 54 4.3.2 Các kịch tính tốn 54 4.3.3 Kết tính toán nhận xét 55 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT HƢỚNG NGHIÊN CỨU TƢƠNG LAI59 5.1 Kết luận luận văn 59 5.2 Đề xuất hƣớng nghiên cứu tƣơng lai 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 PHỤ LỤC 62 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn kết nghiên cứu riêng tôi, không chép Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu, thông tin đƣợc đăng tải tác phẩm, tạp chí, báo trang web theo danh mục tài liệu tham khảo luận văn TÁC GIẢ Trần Tuấn Anh LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Xuân Tùng, giảng viên Bộ môn Hệ thống điện - Viện Điện - Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội, ngƣời thầy trực tiếp hƣớng dẫn tơi suốt q trình thực đề tài Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Viện Đào tạo Sau đại học, Viện Điện, thƣ viện Tạ Quang Bửu, giảng viên Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội hƣớng dẫn tơi khóa học hồn thành đề tài Tôi xin gửi lời cảm ơn tới cán hành Viện Điện Viện Đào tạo Sau đại học giúp đỡ chúng tơi q trình học tập trƣờng Để có đƣợc ngày hôm không nhắc đến ngƣời thân gia đình tạo hậu phƣơng vững giúp tơi n tâm hồn thành cơng việc nghiên cứu Cuối tơi xin gửi tới toàn thể bạn bè đồng nghiệp lời biết ơn chân thành tình cảm tốt đẹp giúp đỡ quý báu mà ngƣời dành cho suốt thời gian làm việc, học tập, nghiên cứu thực đề tài Trần Tuấn Anh DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ TĐL Thiết bị tự đóng lại DTĐ Cầu dao phân đoạn tự động SCADA Hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu SAIFI Tần suất ngừng cung cấp điện trung bình hệ thống SAIDI Thời gian ngừng cung cấp điện trung bình hệ thống CAIFI Tần suất điện trung bình khách hàng CAIDI Thời gian điện trung bình khách hàng ASAI Khả sẵn sàng vận hành ENS Điện trung bình khơng đƣợc cung cấp đvtđ Đơn vị tƣơng đối CTDL Cấu trúc liệu MỞ ĐẦU Lƣới điện phân phối có chiều dài đƣờng dây số lƣợng phụ tải lớn, yêu cầu đảm bảo cung cấp điện liên tục tốn phức tạp, cần có phối hợp đồng nhiều giải pháp Hiện thiết bị tự đóng lại (TĐL) đƣợc sử dụng nhiều lƣới, nhiên giá thành thiết bị TĐL cao nên số lƣợng thiết bị lƣới khơng nhiều Các điện lực chọn vị trí lắp đặt TĐL theo kinh nghiệm, ví dụ có nhánh phụ tải quan trọng lắp đặt thiết bị TĐL đó, đơn giản lắp TĐL vị trí đƣờng dây Có thể thấy hiệu TĐL việc giảm thời gian cô lập phân đoạn cố lớn; tối ƣu lại vị trí đặt TĐL giảm đƣợc thời gian ngừng cung cấp điện số lƣợng phụ tải bị điện Các nghiên cứu cho thấy tốn tối ƣu vị trí lắp đặt thiết bị TĐL cần cân nhắc nhiều yếu tố nhƣ: chiều dài đƣờng dây; số lƣợng phụ tải, mật độ phân bố phụ tải dọc đƣờng dây; mức độ quan trọng phụ tải; công suất phụ tải Do tốn cịn tồn là: cần tối ƣu lại vị trí đặt thiết bị TĐL giảm tối đa tiêu SAIDI, CAIDI ENS, nâng cao chất lƣợng điện lƣới Bên cạnh thiết bị cầu dao phân đoạn tự động có giá thành rẻ hơn, có khả giúp giảm thời gian cô lập cố, sử dụng kết hợp với thiết bị TĐL có hiệu cao Nội dung luận văn tập trung vào nghiên cứu sử dụng tính tốn tìm vị trí đặt tối ƣu thiết bị TĐL cầu dao phân đoạn tự động (DTĐ) có với hàm mục tiêu nâng cao tiêu chất lƣợng điện theo yêu cầu ngành điện Phạm vi nghiên cứu luận văn giới hạn áp dụng với đƣờng dây trung áp với thiết bị tự đóng lại sử dụng cấp điện áp Về mặt cấu trúc luận văn đƣợc chia thành chƣơng Chƣơng 1: Tổng quan chung cấu hình lƣới phân phối điện thiết bị đóng cắt: giới thiệu chung lƣới phân phối thiết bị đóng cắt phổ biến lƣới, ƣu điểm hạn chế thiết bị Chƣơng 2: Độ tin cậy hệ thống điện tiêu đánh giá độ tin cậy Yêu cầu đánh giá độ tin cậy vận hành qui hoạch thiết kế lƣới điện Đánh giá vai trò thiết bị TĐL cầu dao phân đoạn tự động việc nâng cao độ tin cậy Các vấn đề tồn với việc lựa chọn vị trí số lƣợng thiết bị TĐL, cầu dao phân đoạn tự động DTĐ đề xuất hƣớng nghiên cứu Chƣơng 3: Xây dựng toán tối ƣu ràng buộc, lựa chọn công cụ phần mềm thuật giải tốn tối ƣu Chƣơng 4: Tính toán kiểm chứng đề xuất nghiên cứu với xuất tuyến lƣới điện thuộc Công ty Điện lực Sơn La, đánh giá kết nhận đƣợc khả áp dụng thực tế Chƣơng 5: Kết luận đề xuất hƣớng nghiên cứu tƣơng lai DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.3.1 Bảng tổng hợp kết tính toán nút 36 Bảng 4.1.1 Bảng thống kê chiều dài, công suất, số lƣợng phụ tải 41 Bảng 4.1.2 Bảng kết tính tốn hệ đơn vị tƣơng đối 42 Bảng 4.2.1 Độ tốt cá thể .50 Bảng 4.2.2 Độ thích nghi cá thể 50 Bảng 4.2.3 Độ thích nghi cá thể 51 Bảng 4.3.1 Bảng kết tính tốn 55 Bảng 4.3.2 Bảng kết tính tốn 57 Bảng 4.3.3 Bảng kết tính tốn 58 Hình 4.2.3 Sơ đồ tổng quát thuật giải di truyền c Các nguyên lý thuật giải di truyền Để thực diện đƣợc bƣớc thuật giải di truyền nhƣ nêu trên, thao tác quan trọng (khơng riêng với vấn đề-bài tốn đƣợc giải thuật giải di truyền) phải biết chọn cấu trúc liệu (CTDL) phù hợp Để giải vấn đề-bài toán thuật giải di truyền, ta thƣờng chọn sử dụng loạị CTDL sau: - Biểu diễn gen chuỗi nhị phân Về nguyên tắc, cấu trúc liệu máy tính, máy tính cuối đƣợc chuyển chuỗi nhị phân (từ số nguyên, số thực, âm thanh, chí hình ảnh đƣợc chuyển chuỗi nhị phân) Tuy nhiên trình chuyển sang chuỗi nhị phân đƣợc thực “ngầm” trình biên dịch máy tính Ở đây, sử dụng chuỗi nhị phân để thể cấu trúc “gen” cá thể để thực thao tác lai ghép, đột biến cấu trúc - Độ thích nghi tiêu chuẩn Hàm mục tiêu hàm dùng để đánh giá độ tốt lời giải cá thể Hàm 49 mục tiêu nhận vào tham số gen cá thể trả số thực Tuỳ theo giá trị số thực mà ta biết độ tốt cá thể ( chẳng hạn với tốn tìm cực đại giá trị trả lớn tốt, ngƣợc lại, với tốn tìm cực tiểu giá trị trả nhỏ tốt) Giả sử có hệ có N cá thể, cá thể thứ I đƣợc kí hiệu Hàm mục tiêu hàm G Vậy độ thích nghi cá thể tính theo độ thịc nghi tiêu chuẩn là: G (ai ) F (ai ) N (0.1) G (a j ) j Chẳng hạn, xét hệ gồm có cá thể với độ tốt (giá trị lớn tốt) lần lƣợt cho bảng sau: Độ tốt G(ai) 5.3 2.1 2.9 1.0 0.2 STT Bảng 4.2.1 Độ tốt cá thể Theo công thức trên, tổng tất G phần tử là: 17,5 Nhƣ vậy, độ thích nghi phần tử là: F(ai) = 5.3/17.5 =0.303 Độ thích nghi phần tử a2: F(ai) =2.1/17.5=0.12 STT Đội tốt G(ai) 5.3 2.1 2.9 1.0 0.2 Độ thích nghi F(ai) 0.303 0.12 0.343 0.166 0.057 0.011 Bảng 4.2.2 Độ thích nghi cá thể 50 Độ thích nghi biến thiên khoảng [0,1], việc thích nghi ứng với khả chọn lọc việc sinh hệ sau nên ngƣời ta thƣờng chọn cách tính cho độ thích nghi cuối xác suất, nghĩa tổng độ thích nghi cá thể phải 1, Tuy nhiên, sai số máy tính lấy tổng độ thích nghi cá thể ta đƣợc số xấp xỉ Theo cơng thức trên, độ thích nghi tiêu chuẩn xác suất - Chọn lọc theo bàn Roulete Đây nguyên tắc chọn lựa dựa vào hoạt động bàn Roulete thƣờng thấy sòng Mỗi cá thể đƣợc xem nhƣ cung bàn Roulete Cá thể có độ thích nghi cao cung ứng với cá thể có góc lớn Lấy ví dụ, với cá thể ứng với độ thích nghi bàn Roulete chọn lọc có dạng nhƣ hình sau: 0.06 0.03 0.02 0.18 0.07 0.09 0.16 0.11 0.15 0.13 Hình 4.2.4 Quy tắc chọn lọc theo bàn Roulete STT 10 Độ thích nghi 0.18 0.16 0.15 0.13 0.11 0.09 0.07 0.06 0.03 0.02 Bảng 4.2.3 Độ thích nghi cá thể 51 Để tiến hành chọn lọc, ta cho bàn Roulete hoạt động, mũi tên dừng lại vị trí cá thể tƣơng ứng đƣợc chọn lọc Nhƣ lần hoạt động bàn Roulete ta chọn đƣợc cá thể Rõ ràng cá thể có độ thích nghi cao khả đƣợc chọn lớn Trong thực tế, chuyển nguyên tắc chọn lọc thành chƣơng trình, ngƣời ta xếp cá thể theo độ thích nghi giảm dần Sau đó, lần lƣợt giá trị thích nghi cá thể kề đoạn [0,1] Chẳng hạn, với cá thể cho trên, ta có đoạn [0,1] nhƣ hình sau đây, đó, cá thể số (độ thích nghi 0.18-cao nhất) chiếm đoạn [0, 0.18], cá thể số (độ thích nghi 0.16) chiếm đoạn [0.18,0.18+0.16=0.34], cá thể số (độ thích nghi 0.15) tiếp tục chiếm đoạn [0.34, 0.34+0.15=0.49],… nhƣ lúc lấp đoạn [0,1] Nhƣ vậy, cá thể chiếm khoảng đoạn [0,1] Để chọn cá thể, phát sinh số ngẫu nhiên p đoạn [0,1] Giá trị p nằm khoảng cá thể chiếm đoạn đƣợc chọn Chẳng hạn số p=0.38 nằm khoảng [0.34,0.49] nên cá thể thứ đƣợc chọn Để chọn nhiều cá thể, việc phát sinh dãy số ngẫu nhiên p Giá trị phần tử pi ứng với việc chọn cá thể thứ i Dĩ nhiên, cá thể đƣợc chọn lần Nhƣ hình sau, để chọn cá thể, ta phát sinh đƣợc chuỗi số ngẫu nhiên p1 = 0.4, p2 = 0.68, p3 = 0.09, p4 = 0.87 Nhƣ chọn đƣợc cá thể số 3,5,1,7 10 0.0 0.18 0.34 0.49 0.62 0.73 0.82 0.89 0.95 0.98 Hình 4.2.5 Tiến hành chọn lọc theo quy tắc bạn Roulete Chọn nhiều cá thể theo quy tắc bàn Roulete - Quy tắc lai ghép đơn điểm 52 1.0 Lai ghép đơn điểm dạng lai ghép đơn giản nhất, áp dụng kiểu liệu nhị phân lẫn số thực Để thực lai ghép đơn điểm, ta chọn hai cá thể cha mẹ A,B Kế đến, ta xác định vị trí lai ghép k ngẫu nhiên thuộc đoạn [ 2, N-1] với N chiều dài gen Điểm k chia gen cá thể cha mẹ A thành A1, A2 B thành B1, B2 với thành phần cuối cá thể A(B1A2) 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 Hình 4.2.6 Quy tắc lại ghép đơn điểm - Quy tắc đột biến nhị phân Đối với cá thể kiểu chuỗi nhị phân đột biến đơn giản lật giá trị bít nhị phân (từ thành từ thành 0) ngẫu nhiên gen Thơng thƣờng đột biến diễn với xác suất thấp (gọi xác suất đột biến) nên ngƣời ta cho đột biến thành phần gen tối đa (việc cho đột biến nhiều thành phần gen thừa xác suất để diễn đột biến gen = (xác suất đột biến)2, xác suất nhỏ) trước 1 0 1 1 sau 1 0 1 Hình 4.2.7 Quy tắc đột biến Ta đột biến bit nhị phân chuỗi nhị phân biểu diễn gen cá thể nhƣng hiệu lớn tuỳ theo loại liệu mà chuỗi nhị phân mã hố 53 4.2.3 Ưu – nhược điểm sử dụng thuật toán di truyền Thuật giải di truyền kĩ thuật chung giúp giải vấn đề tốn cách mơ tiến hóa ngƣời hay sinh vật nói chúng điều kiện quy định sẵn mơi trƣờng Thuật toán di truyền thuật toán mà mục tiêu khơng nhằm tìm lời lời giải xác tối ƣu mà đƣa lời giải tƣơng đối tối ƣu Với lƣới điện phân phối có đặc điểm nhiều phân đoạn, việc tính tốn khó khăn, khối lƣợng tính tốn lớn Chính có nhiều phƣơng pháp không khả thi Do vậy, sử dụng thuật toán di truyền phù hợp Tuy nhiên, lƣới điện thực tế ngày phát triển lớn, yêu cầu kĩ thuật ngày cao, có tốn u cầu xét đến đồ thị phụ tải, tải tăng trƣởng tƣơng lai khối lƣợng tính tốn lớn, phƣơng pháp GA nhiều thời gian để giải tốn tối ƣu 4.3 Tính tốn áp dụng với xuất tuyến 476 E17.1 Sơn La 4.3.1 Xây dựng tốn Bài tốn tìm vị trí đặt tối ƣu cho thiết bị TĐL đƣợc mô tả mặt toán học nhƣ sau: - Giả thiết X ma trận số nhị phân 0, kích thƣớc 1xn với n số nút trục xuất tuyến đƣờng dây Các nút đƣợc xem xét nút có khả lắp đặt đƣợc thiết bị TĐL: X=[0 0……0…1]1xn Nếu nút đƣợc chọn lắp thiết bị TĐL phần tử tƣơng ứng ma trận có giá trị 1, ngƣợc lại có giá trị - Ràng buộc số lƣợng thiết bị tự đóng lại: n X i 1 i N đó: N số lƣợng thiết bị TĐL cho trƣớc cần tìm vị trí lắp đặt tối ƣu - Hàm mục tiêu: Min {(a1*Số lƣợng khách hàng + a2*Tổng công suất phụ tải)*L} - Giả thiết giá trị a1=a2=1 Phƣơng thức tính tốn hàm mục tiêu đƣợc trình bày mục 3.1 3.2 4.3.2 Các kịch tính tốn Kịch tính tốn đƣợc chia thành kịch bản: 54 a Tính tốn với trƣờng hợp không đặt thiết bị TĐL xuất tuyến b Tính tốn với trƣờng hợp đặt thiết bị TĐL: kịch để đánh giá trạng mà Điện lực sử dụng Điện lực lặp đặt TĐL vị trí nút 17 nút 24, tính tốn kịch xác định đƣợc vị trí đặt tối ƣu hay chƣa c Tính tốn với trƣờng hợp số thiết bị TĐL khơng bị giới hạn từ lắp đặt thiết bị tới lắp đặt toàn nút Từ đánh giá nên đầu tƣ tối đa thiết bị TĐL mang lại hiệu cao Phần tính tốn đƣợc lập trình Matlab sử dụng thuật toán gen di tuyền để giải toán tối ƣu biến nguyên nhị phân (biến nguyên nhị phân vị trí đặt/khơng đặt thiết bị TĐL) 4.3.3 Kết tính tốn nhận xét a Trƣờng hợp hệ số a1=a2=1: coi vai trị số lƣợng phụ tải tổng cơng suất quan trọng nhƣ Tƣơng tự nhƣ tính tốn ví dụ trình bày mục 3.2, có máy cắt đầu xuất tuyến khơng có thiết bị TĐL hàm mục tiêu MT(MC)=2 Sử dụng phần mềm Matlab (phần lập trình đƣợc trình bày phụ lục luận văn) thay đổi số lƣợng thiết bị TĐL thu đƣợc bảng kết tính tốn sau: Số TĐL 10 Hàm mục tiêu 1.3046 1.1291 1.072 1.029 0.9944 0.9678 0.9523 0.946 0.9361 0.9317 Vị trí đặt nút 1 20 20 28 20 30 10 20 25 32 11 20 26 29 16 20 26 12 20 22 12 17 19 10 11 17 20 12 18 20 32 30 26 22 23 22 32 29 26 27 23 32 29 32 30 32 33 26 28 30 32 Bảng 4.3.1 Bảng kết tính tốn Nút số tƣơng ứng với vị trí đặt máy cắt đầu nguồn Nhận xét bảng kết quả: 55 - Kết tính tốn cho thấy vị trí lắp đặt có 01 thiết bị TĐL khu vực đƣờng dây; điều phù hợp khu vực đầu đƣờng dây có mật độ phụ tải cao nhƣng khoảng cách phụ tải ngắn; ngƣợc lại nút cuối đƣờng dây có mật độ phụ tải thấp nhƣng lại có chiều dài đƣờng dây lớn Do tính tốn sử dụng hệ số a1=a2=1 nghĩa coi ảnh hƣởng số lƣợng phụ tải chiều dài đƣờng dây nhƣ nhau, vị trí lặp đặt tối ƣu khu vực gần đƣờng dây - Khi có nhiều thiết bị TĐL vị trí lắp đặt từ nút số trở không sát nút nguồn Mức giảm hàm mục tiêu theo số lƣợng TĐL đƣợc lắp đặt: Hàm mục tiêu 2.5 2 1.3046 1.5 1.1291 1.072 1.029 0.9944 0.9678 0.9523 0.946 0.9361 0.9317 0.5 0 10 Số TĐL Hình 4.3.1 Đồ thị mức giảm hàm mục tiêu theo số TĐL Qua thấy số lƣợng thiết bị TĐL đƣợc lắp đặt tăng lên hàm mục tiêu khơng giảm tƣơng ứng Hàm mục tiêu giảm mạnh lắp đặt thêm thiết bị TĐL, lắp tới thiết bị TĐL hàm mục tiêu giảm khơng nhiều; lắp tới thiết bị TĐL trở lên hàm mục tiêu giảm Biểu diễn mức giảm hàm mục tiêu theo mức tăng số lƣợng thiết bị TĐL: 56 Mức giảm hàm mục tiêu 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 34.77% 8.78% 2.86% 2.15% 1.73% 1.33% 0.77% 0.32% 0.49% 0.22% 10 Mức tăng số thiết bị TĐL Hình 4.3.2 Đồ thị mức giảm hàm mục tiêu theo mức tăng TĐL Đồ thị cho thấy: - Khi lắp thêm 01 thiết bị TĐL hàm mục tiêu giảm 34.77% - Khi lắp thêm thiết bị TĐL hàm mục tiêu giảm 8.78% - Từ thiết bị TĐL thứ trở mức giảm hàm mục tiêu giảm đáng kể Từ đồ cho thấy: với lƣới điện có nên lắp 02 thiết bị TĐL lắp thêm thiết bị TĐL thứ mức độ giảm hàm mục tiêu ít, nói cách khác thiết bị TĐL thứ trở không mang lại hiệu rõ rệt Kiểm tra hàm mục tiêu với vị trí 02 thiết bị TĐL có lưới Trên xuất tuyến 476 lắp đặt 02 thiết bị TĐL nút 17 24; sử dụng phần mềm Matlab để tính tốn hàm mục tiêu cho kết sau: Hạng mục so sánh Hàm mục tiêu Vị trí lắp đặt TĐL lắp nút 17 24 theo 1.1356 Nút 17 nút 24 trạng Lắp theo tính tốn tối ƣu 1.1291 Nút 20 nút 28 Mức độ cải thiện hàm mục tiêu 5.7% lắp đặt theo vị trí tối ƣu Bảng 4.3.2 Bảng kết tính tốn Nhƣ lắp đặt theo tính tốn tối ƣu cần dịch chuyển vị trí TĐL xuống nút gần cuối đƣờng dây hơn, thực nhƣ cải thiện đƣợc hàm mục tiêu tới xấp xỉ 5,7% 57 b Trƣờng hợp hệ số a1 # a2: coi ảnh hƣởng số lƣợng phụ tải tổng công suất khác hàm mục tiêu Trong tính tốn giả thiết việc lắp đặt thiết bị TĐL cần quan tâm nhiều tới việc giảm số lƣợng phụ tải bị điện lƣợng công suất phụ tải bị cắt, giả thiết chọn a1=3 a2=1 Kết tính tốn đƣợc trình bày bảng sau: Hàm mục tiêu (a1=3; a2=1) 1 10 2.6548 2.2407 2.119 2.0102 1.9509 1.9212 1.9058 1.8806 1.8676 1.8496 1 1 1 1 1 Số TĐL Vị trí đặt nút 19 20 12 10 10 9 30 20 20 20 12 12 12 18 12 28 25 23 20 20 20 20 17 32 29 23 22 22 22 20 32 28 26 25 26 22 32 29 29 28 24 32 32 33 31 32 33 27 30 32 33 Bảng 4.3.3 Bảng kết tính tốn Khi trọng số a1 a2 đƣợc lựa chọn khác dẫn tới vị trí đặt tối ƣu thiết bị TĐL thay đổi 58 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT HƢỚNG NGHIÊN CỨU TƢƠNG LAI 5.1 Kết luận luận văn Nội dung nghiên cứu luận văn thực đƣợc tổng hợp đóng góp nhƣ sau: - Đã tổng quan đƣợc thiết bị đóng cắt thông dụng đƣờng dây thuộc lƣới điện phân phối Nêu đƣợc ƣu nhƣợc điểm loại thiết bị - Tổng quan yêu cầu độ tin cậy số phổ biến đƣợc sử dụng để đánh giá độ tin cậy lƣới phân phối Đây tiêu đƣợc sử dụng đánh giá hiệu hoạt động Cơng ty điện lực - Tìm hiểu đề xuất hàm mục tiêu tính tốn chọn vị trí đặt tối ƣu cho thiết bị tự đóng lại Hàm mục tiêu bao gồm đƣợc yếu tố liên quan tới độ tin cậy nhƣ: ảnh hƣởng chiều dài phân đoạn đƣờng dây, ảnh hƣởng số lƣợng phụ tải ảnh hƣởng công suất phụ tải Hàm mục tiêu đƣợc đề xuất lựa chọn thay mục tiêu thơng thƣờng nhƣ lƣợng điện khơng đƣợc cung cấp dễ dàng thu thập liệu Mặt khác sử dụng hàm mục tiêu tính tốn tay với trƣờng hợp lắp đặt thiết bị TĐL - Khi số lƣợng thiết bị TĐL tăng lên dẫn tới khối lƣợng tính tốn tăng theo hàm mũ khơng thể tình tay Do số lƣợng tổ hợp vị trí đặt TĐL lớn nên luận văn sử dụng cơng cụ thuật tốn gen di truyền để giải tốn tìm vị trí tối ƣu thiết bị TĐL Luận văn sử dụng thuật toán gen di truyền có sẵn phần mềm Matlab để thực tính tốn Kết tính tốn tin cậy đƣợc, thời gian tính tốn ngắn Tuy nhiên thuật tốn gen di truyền có điểm yếu khơng tìm đƣợc giá trị tối ƣu tồn cục mà giá trị tối ƣu cục - Phần tính tốn áp dụng luận văn thực với xuất tuyến 476 E17.1 thuộc Công ty Điện lực Sơn La - Các kết tính tốn cho thấy sử dụng thiết bị TĐL nên lắp đặt vị trí thuộc khu vực đƣờng dây cho giá trị tối ƣu - Căn theo mức độ giảm hàm mục tiêu tăng số lƣợng thiết bị 59 TĐL thấy nên đặt tối đa thiết bị; tăng số lƣợng thiết bị TĐL hàm mục tiêu giảm ít, không tƣơng xứng với mức độ đầu tƣ Mặt khác có nhiều thiết bị TĐL gây khó khăn cho việc tính tốn chỉnh định, phối hợp thiết bị TĐL rơle - Áp dụng tính tốn đánh giá trạng xuất tuyến thấy vị trí đặt 02 thiết bị TĐL chƣa phải tối ƣu, cần dịch chuyển vị trí đặt khu vực gần cuối đƣờng dây 5.2 Đề xuất hƣớng nghiên cứu tƣơng lai Hiện nội dung nghiên cứu luận giới hạn với lƣới điện hình tia, chƣa xem xét tình chuyển đổi phƣơng thức vận hành Trong tƣơng lai hƣớng nghiên cứu mở rộng theo hƣớng sau đây: - Tính tốn với trƣờng hợp lƣới điện mạch vịng xét tới trƣờng hợp có chuyển đổi phƣơng thức vận hành - Xem xét nghiên cứu ảnh hƣởng nguồn điện phân tán tới việc lựa chọn vị trí đặt thiết bị TĐL Các nguồn điện phân tán làm trào lƣu dịng công suất thay đổi, số lƣợng phụ tải bị điện khác đi, tính tốn tìm vị trí tối ƣu phức tạp 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO Optimal recloser and autosectionalizer allocation in distribution Sh Abdi, K Afshar, S Ahmadi, N Bigdeli, M Abdi Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran : Electrical Engineering Department, 2013 Tìm hiểu phương pháp xác định độ tin cậy cho lưới điện phân phối, áp dụng tính tốn cho lưới điện phân phối Việt Nam Nguyễn Huy Hoàng Luận án thạc sỹ, Đại học Bách Khoa Hà Nội : Bộ môn Hệ thống Điện, 2012 Brown, Richard E Electric Power Distribution Reliability Muhammad H Rashid : Taylor & Francis Group, LLC, 2009 Switch Allocation Problems In Power Distribution Systems Laura Silva de Assis, José Federico Vizca´ ıno González, Fábio Luiz Usberti, Christiano Lyra, Senior Member IEEE: IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS, 2014 RoyBillinton Reliability Evaluation of power systems England: University Efficient Placement of Fault Indicators in an Actual Distribution System Using Evolutionary Computing Wesley Fernando Usida, Denis Vinicius Coury, Member, IEEE, Rogerio Andrade Flauzino, Member, IEEE, and Ivan Nunes da Silva, Member, IEEE 61 PHỤ LỤC Phần lập trình Matlab giải tốn tìm vị trí tối ƣu thiết bị TĐL: Phần chương trình chính: clear all close all clc % -% Khoi tao tool GA Matlab %opts = optimoptions(@ga); opts = optimset(@ga); % Chieu dai chuoi gen opts.InitialPopulationRange = [[1 zeros(1,33) 1] [1 ones(1,33) 1]]; opts.PlotFcn = @gaplotbestindiv; % Gioi han tren va duoi cua cac phan tu chuoi gen lb = [1 zeros(1,32) 1]; ub = [1 ones(1,32) 1]; = [1:35]; % [x, fval, exitflag] = ga(@Muc_tieu_Tuan_Anh, 35, [], [], [], [], lb, ub, [], con, opts); % -x fval find(x==1) Hàm mục tiêu: function y = Muc_tieu_Tuan_Anh(x) TDL=3; % So luong thiet bi TDL (gom ca MC dau nguon) % Cac so a_soluong=1; a_congsuat=1; % Phu tai nut, So luong phu tai, Khoang cach (he don vi co ten) Pnut0=[750 180 400 610 160 320 100 250 180 250 320 180 360 351.5 320 160 180 180 190.75 160 250 420 160 180 860 430 360 180 75 280 100 125 81.5 31.5]; Sophutai0=[535 125 233 453 112 120 62 231 192 110 150 138 265 205 100 204 218 315 133 117 186 287 103 236 66 86 234 286 160 185 177 98 75 62]; L0=[473 994 1057 412 1471 138 597 252 315 1106 325 1567 218 144 300 200 480 1097 220 4307 889 1956 1861 200 328 1790 640 425 1328 1264 2206 3520 520 4908]; % Qui doi ve he don vi tuong doi Pnut1=Pnut0/sum(Pnut0); 62 Pnut2=fliplr(cumsum(Pnut1)); Sophutai1=Sophutai0/sum(Sophutai0); Sophutai2=fliplr(cumsum(Sophutai1)); PS=a_congsuat*Pnut2+a_soluong*Sophutai2; % Tong hop cong suat va so phu tai L=L0/sum(L0); P=[PS 0]; % Them tai tai nut cuoi cung duong day (nut ao) L=[L 0]; % y=0; lcomp=0; Ptempo=P(1); for i=1:length(x) if x(i)==0 lcomp=lcomp+L(i); else y=y+lcomp*Ptempo; Ptempo=P(i); lcomp=L(i); end end y sum(x) (sum(x) ~= TDL) if (sum(x) ~= TDL) y = y + 1e1*abs((sum(x) - TDL)); else y = y; end % - 63 ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN TUẤN ANH NGHIÊN CỨU TỐI ƯU SỐ LƯỢNG VÀ VỊ TRÍ LẮP ĐẶT CÁC THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG ĐÓNG CẮT TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI Chuyên... độ lƣới điện Hình 1.1 mơ tả xuất tuyến lƣới điện phân phối, số thiết bị đóng cắt phổ biến đƣợc sử dụng lƣới điện phân phối Việt Nam 1.2 Các thiết bị đóng cắt lƣới phân phối 1.2.1 Máy cắt trung... thời gian cô lập phân đoạn cố lớn; tối ƣu lại vị trí đặt TĐL giảm đƣợc thời gian ngừng cung cấp điện số lƣợng phụ tải bị điện Các nghiên cứu cho thấy tốn tối ƣu vị trí lắp đặt thiết bị TĐL cần cân