Tái cấu hình lưới điện phân phối để giảm tổn thất công suất

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG MỞ ĐẦU .7 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ LƢỚI PHÂN PHỐI TRUNG ÁP VÀ LƢỚI PHÂN PHỐI TRUNG ÁP TỈNH NAM ĐỊNH 1.1 Tổng quan lƣới điện phân phối trung áp .9 1.2 Lƣới phân phối trung áp tỉnh Nam Định 13 1.2.1 Nguồn cấp điện cho lƣới phân phối trung áp 13 1.2.2 Hiện trạng lƣới điện phân phối trung áp 15 1.2.2.1 Đƣờng dây trung áp 15 1.2.2.2 Trạm biến áp 16 1.2.3 Hiện trạng vận hành lƣới điện trung áp tỉnh Nam Định 17 1.2.3.1 Hiện trạng mang tải đƣờng dây trung TBA 17 1.2.3.2 Hiện trạng tổn thất công suất, tổn thất điện áp tổn thất điện 18 CHƢƠNG 19 BÀI TOÁN TÁI CẤU HÌNH LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 19 2.1 Tổng quan toán tái cấu hình lƣới điện phân phối 19 2.2 Các tốn tái cấu hình LĐPP góc độ vận hành: 19 2.3 Một số phƣơng pháp tái cấu hình lƣới điện phân phối 20 2.3.1 Thuật toán cắt vịng kín [1] .20 2.3.2 Thuật toán đổi nhánh [2] 22 2.2.3 Thuật tốn tìm ngƣợc Backtracking [3] 24 2.3.4 Thuật tốn tìm kiếm cấu hình lƣới điện phân phối có tổn thất cơng suất nhỏ [4] .25 2.3.5 Kết luận 25 CHƢƠNG 27 TÍNH TỐN TRÀO LƢU CÔNG SUẤT 27 3.1 Xây dựng hệ phƣơng trình .27 3.1.1 Hệ phƣơng trình cân dịng nút 27 3.1.2 Hệ phƣơng trình cân công suất nút 29 3.2 Phƣơng pháp Newton-Raphson .31 3.2.1 Cơ sở toán học 31 3.2.1.1 Trƣờng hợp có ẩn số .31 3.2.1.2 Hệ phƣơng trình phi tuyến .32 3.2.2 Ứng dụng giải tích lƣới điện 34 CHƢƠNG 39 THU T TỐN TÌM KIẾM CẤU HÌNH LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI C TỔN THẤT CÔNG SUẤT NH NHÁT 39 4.1 Thuật tốn tìm kiếm cấu hình LĐPP 39 4.1.1 Giai đoạn 39 4.1.2 Giai đoạn 40 4.1.3 Các bƣớc thực thuật toán 41 4.2 Ví dụ tính tốn 44 4.2.1 Giai đoạn 45 4.2.2 Giai đoạn 50 CHƢƠNG 54 TÍNH TỐN ÁP DỤNG 54 5.1 Chƣơng trình tính tốn 54 5.1.1 Giai đoạn 58 5.1.2 Giai đoạn 2: .60 5.2 Tính tốn cho lƣới điện phân phối TP Nam Định .67 5.2.2 Kết tính tốn 72 5.3 Nhận xét: 76 KẾT LU N VÀ KIẾN NGHỊ 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, vấn đề đƣợc trình bày luận văn nghiên cứu thân dƣới hƣớng dẫn TS Trƣơng Ngọc Minh, kết tính tốn luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố tài liệu Có tham khảo số tài liệu báo tác giả ngồi nƣớc đƣợc xuất Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm có sử dụng lại kết ngƣời khác Hà Nội, ngày 25 tháng 03 năm 2015 Tác giả luận văn Bùi Văn Đức DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT HTĐ : Hệ thống điện LĐPP : Lƣới điện phân phố MBA : Máy biến áp TBA : Trạm biến áp DD : Dây dẫn ĐDK : Đƣờng dây không SCADA : Supervisory Control And Data Acquisition DMS : Distribution Management System DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1: Giải thuật Merlin Back 21 Hình 2.2: Thuật tốn đổi nhánh 23 Hình 3.1: Minh họa phƣơng pháp Newton Raphson 32 Hình 3.2: Sơ đồ khối phƣơng pháp Newton Raphson .34 Hình 3.2: Sơ đồ khối PP Newton Raphson tính trào lƣu cơng suất 38 Hình 4.1: Sơ đồ thuật tốn tái cấu hình LĐPP giai đoạn ……… 42 Hình 4.2: Sơ đồ thuật tốn tái cấu hình LĐPP giai đoạn ……… 43 Hình 4.3: Sơ đồ lƣới nút ………………………………… …… 44 Hình 4.4: Sơ đồ lƣới nút sau mở khóa 7…………………… 48 Hình 4.5: Sơ đồ lƣới nút sau mở khóa &3 ……………… 49 Hình 4.6: Sơ đồ lƣới nút sau mở khóa 7, & 2.…………… 50 Hình 4.7: Sơ đồ lƣới nút sau sau kết thúc GĐ 1…………… 51 Hình 4.8: Lƣới hình tia tối ƣu……………………….…………… 52 Hình 4.9: Lƣới hình tia bất kỳ……………………….…………… 52 Hình 5.1: Giao diện chƣng trình………….…………… 54 Hình 5.2: Giao diện nhập liệu nút……….……….…………… 55 Hình 5.3: Giao diện nhập liệu nhánh ….……….…………… 56 Hình 5.4: Sơ đồ lƣới điện trạng mạch vòng phân phối trung áp lộ 471 E3.1, 472 E3.4, 475 E3.7 471 E3.14 TP Nam Định… ….……….…………… .69 Hình 5.5: Kết cuối tốn… ……….…………… 75 Hình 5.6: Sơ đồ lƣới điện sau tái cấu hình….……….…………… 77 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Phạm vi ứng dụng tốn tái cấu hình LĐPP 20 Bảng 2.2: So sánh kết phƣơng pháp 26 Bảng 4.1: Dữ liệu nhánh lƣới điện nút 44 Bảng 4.2: Danh sách khóa điện…………… 45 Bảng 4.3: Điện áp tƣơng đối nút mở khóa 45 Bảng 4.4: Điện áp tƣơng đối nút mở khóa 45 Bảng 4.5: Điện áp tƣơng đối nút mở khóa 46 Bảng 4.6: Điện áp tƣơng đối nút mở khóa 46 Bảng 4.7: Điện áp tƣơng đối nút mở khóa 46 Bảng 4.8: Điện áp tƣơng đối nút mở khóa 47 Bảng 4.9: Điện áp tƣơng đối nút mở khóa 47 Bảng 4.10: Tổn thất cơng suất trƣờng hợp mở khóa bƣớc 47 Bảng 4.11: Danh sách khóa xem xét mở sau bƣớc 1………………… 48 Bảng 4.12: Tổn thất công suất tác dụng TH mở khóa bƣớc 48 Bảng 4.13: Danh sách khóa xem xét mở sau bƣớc 2………………… 49 Bảng 4.14: Tổn thất công suất tác dụng TH mở khóa bƣớc 49 Bảng 4.15: Danh sách khóa mở khóa liền kề sau giai đoạn 1……… 50 Bảng 5.1: Thông số nút lƣới điện……………………………… …… 70 Bảng 5.2: Thông số nhánh lƣới điện… ……………………… …… 71 Bảng 5.3: Tổng tổn thất cơng suất mở khóa vòng lặp thứ 72 Bảng 5.4: Tổng tổn thất cơng suất mở khóa vịng lặp thứ hai 72 Bảng 5.5: Tổng tổn thất công suất mở khóa vịng lặp thứ bai 73 Bảng 5.5: Bảng danh sách khóa đƣợc chọn mở sau giai đoạn 1……… 74 Bảng 5.7: Kết giai đoạn 2…………………………………… ……… 74 Bảng 5.8: Kết toán….…………………………………… ……… 74 MỞ ĐẦU Trong hệ thống điện, tổn thất điện lƣới điện phân phối trung áp chiếm tỷ lệ lớn Vì vấn đề giảm tổn thất điện lƣới điện phân phối đóng vai trị quan trọng Hiện có nhiều phƣơng pháp đ làm giảm tổn thất điện nhƣ: cải tạo lại lƣới điện, nâng cao điện áp vận hành, giảm truyền tải công suất phản kháng lƣới cách lắp đặt tụ bù vị trí thích hợp … Tuy nhiên, biện pháp địi hỏi chi phí lớn phải có thời gian thực Một biện pháp đơn giản, hiệu góp phần làm giảm tổn thất điện lƣới phân phối trung áp tái cấu hình lƣới phân phối Tái cấu hình lƣới phân phối khơng khơng địi hỏi chi phí đầu tƣ cải tạo lƣới điện, mà giúp giảm đáng k tổn thất điện Hơn nữa, việc tái cấu hình lƣới điện cịn nâng cao hiệu vận hành lƣới phân phối, cân công suất tuyến dây, giảm sụt áp cuối đƣờng dây, giảm bớt khả tải thiết bị lƣới, giảm thi u số phụ tải bị điện sảy cố Xuất phát từ lý nêu trên, sau năm học tập, nghiên cứu, lựa chọn đề tài “Tái cấu hình lƣới điện phân phối TP Nam Định – Tỉnh Nam Định đ giảm tổn thất cơng suất” Mục đích nghiên cứu: Tính tốn, phân tích đề xuất thuật tốn tìm kiếm cấu hình tối ƣu cho lƣới điện phân phối nhằm giảm tổn thất công suất tác dụng đồng thời đảm bảo yêu cầu lƣới phân phối Đối tƣợng nghiên cứu: Lƣới điện phân phối trung áp nói chung lƣới điện phân phối trung áp 22kV 35kV tỉnh Nam Định nói riêng Phƣơng pháp nghiên cứu: + Nghiên cứu lý thuyết tái cầu hình lƣới phân phối trung áp + Thu thập số liệu thực tế từ Công ty Điện lực Nam Định + Xử lý số liệu: Số liệu đƣợc sử lý chƣơng trình tính tốn trào lƣu cơng suất xác định vị trí m mở tối ƣu cho lƣới phân phối đƣợc xây dựng ngơn ngữ lập trình MATLAB Trong trình thực luận văn, đƣợc hƣớng dẫn tận tụy, nhiệt tình thầy giáo TS Trƣơng Ngọc Minh với cố gắng thân, hoàn thành luận văn Tuy nhiên, thời gian hi u biết hạn chế nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót, tơi mong nhận đƣợc bảo góp ý thầy giáo đ nội dung đƣợc hồn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn quan tâm hƣớng dẫn tận tình thầy giáo TS Trƣơng Ngọc Minh thầy, cô giáo môn Hệ Thống Điện trƣờng ĐHBKHN giúp đ tơi hồn thành luận văn Hà Nội, ngày 25 tháng 03 năm 2015 Tác giả luận văn Bùi Văn Đức CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ LƢỚI PHÂN PHỐI TRUNG ÁP VÀ LƢỚI PHÂN PHỐI TRUNG ÁP TỈNH NAM ĐỊNH 1.1 Tổng quan lƣới điện phân phối trung áp 1.1.1 Giới thiệu chung lƣới điện phân phối trung áp Hệ thống điện (HTĐ) bao gồm nhà máy điện, trạm biến áp, đƣờng dây truyền tải phân phối điện đƣợc nối với thực nhiệm vụ sản xuất, truyền tải phân phối điện Trong hệ thống điện, lƣới điện phân phối (LĐPP) nhận điện từ trạm biến áp trung gian hay từ trung TBA 110kV, 220kV cấp truyền tải đ cung cấp điện đến hộ tiêu thụ Cấu trúc LĐPP đa rạng, phức tạp bao gồm nhiều nhánh, nhiều nút, có khối lƣợng lớn phân bố diện rộng Khối lƣợng đầu tƣ xây dựng LĐPP chiếm tỉ trọng lớn toàn HTĐ Xác suất ngừng cấp điện cố, sửa chữa, bảo dƣ ng, cải tạo, lắp đặt LĐPP nhiều lƣới truyền tải Tính chất phụ tải LĐPP đa dạng, phức tạp với nhiều phụ tải từ hộ gia đình ti u thủ cơng nghiệp, khu cơng nghiệp khu chế xuất…do gây khó khăn việc xây dựng đồ thị phụ tải đặc trƣng phục vụ cho chế độ thống kê tính tốn LĐPP gồm phần: - LĐPP trung áp có cấp điện áp từ 6kV đến 35kV, đƣa điện từ các trạm biến áp trung gian hay từ trung TBA 110kV, 220kV cấp truyền tải tới TBA phân phối hạ áp hay phụ tải trực tiếp sử dụng cấp điện áp trung áp - LĐPP hạ áp có cấp điện áp 220/380V đƣa điện từ TBA phân phối tới thiết bị điện Tổn thất điện LĐPP lớn nhiều so với lƣới điện truyền tải Vì vậy, giảm tổn thất điện LĐPP có ý nghĩa định việc giảm tỷ lệ tổn thất chung toàn HTĐ Đặc biệt, bối cảnh ngày nay, căng thẳng gia tăng giá nhiên liện cân lƣợng lại khẳng định nhiệm vụ giảm tổn thất công suất tổn thất điện mạng điện khâu quan trọng đ tiết kiệm nhiên liệu, nâng cao hiệu kinh tế Khi phân tích tổn thất điện năng, ta cần phân loại tổn thất Trong vận hành, khai thác LĐPP có loại tổn thất là: tổn thất kỹ thuật tổn thất phi kỹ thuật - Tổn thất điện kỹ thuật: Là tổn thất điện gây tổn thất công suất kỹ thuật đƣờng dây thiết bị điện LĐPP Tổn thất điện kỹ thuật tiêu hao điện tất yếu trình truyền tải phân phối điện Tổn thất kỹ thuật phụ thuộc vào tính chất dây dẫn vật liệu cách điện, điều kiện mơi trƣờng, dịng điện điện áp Tổn thất không th bị triệt tiêu mà có th hạn chế mức độ hợp lý cho phép - Tổn thất điện phi kỹ thuật: Là tổn thất điện trộm cắp điện, sai số thiết bị đo đếm điện lỗi hệ thống quản lý đo đếm điện 1.1.2 Một số yêu cầu lƣới điện phân phối LĐPP khâu cuối đƣa điện tới phụ tải Vì vây, LĐPP ảnh hƣởng tới tiêu kinh tế kỹ thuật hệ thống điện hộ tiêu thụ Một LĐPP nói chung cần đảm bảo số yêu cầu nhƣ sau:  Đảm bảo cung cấp điện cho tất phụ tải gây điện cho khách hàng  Các thiết bị nhƣ MBA, đƣờng dây, cầu chì…phải đƣợc đảm bảo không bị tải chế độ làm việc bình thƣờng  Điện áp hộ tiêu thụ phải nằm phạm vi cho phép  LĐPP vận hành linh hoạt phù hợp với việc phát tri n lƣới điện tƣơng lai  Chi phí vận hành nhỏ 1.1.3 Lƣới phân phối kín vận hành hở Trên xuất tuyến LĐPP thiết bị đóng cắt đầu xuất tuyến ngƣời ta cịn đặt nhiều thiết bị đóng cắt đ phân đoạn trục nhánh rẽ Giữa xuất tuyến với mạch vịng đặt thiết bị đóng cắt vận 10 J4(i,k) = J4(i,k) - V(m)*B(m,m); else J4(i,k) = V(m)*(G(m,n)*sin(del(m)del(n)) - B(m,n)*cos(del(m)-del(n))); end end end J = [J1 J2; J3 J4]; % Jacobian Matrix X = inv(J)*M; % Correction Vector dTh = X(1:nbus-1); % Change in Voltage Angle dV = X(nbus:end); % Change in Voltage Magnitude % Updating State Vectors del(2:nbus) = dTh + del(2:nbus); % Voltage Angle k = 1; for i = 2:nbus if type(i) == V(i) = dV(k) + V(i); % Voltage Magnitude k = k+1; end end Iter = Iter + 1; Tol = max(abs(M)); % Tolerance end Vm = pol2rect(V,del); % Converting polar to rectangular Del = 180/pi*del; % Bus Voltage Angles in Degree fb = lined(:,2); % From bus number tb = lined(:,3); % To bus number nl = length(fb); % No of Branches Pl = busd(:,7); % PLi Ql = busd(:,8); % QLi Iij = zeros(nbus,nbus); Sij = zeros(nbus,nbus); Si = zeros(nbus,1); % Bus Current Injections I = Y*Vm; Im = abs(I); Ia = angle(I); %Line Current Flows for m = 1:nl p = fb(m); q = tb(m); Iij(p,q) = -(Vm(p) - Vm(q))*Y(p,q); % Y(m,n) = y(m,n) Iij(q,p) = -Iij(p,q); end Iij = sparse(Iij); 65 Iijm = abs(Iij); Iija = angle(Iij); % Line Power Flows for m = 1:nbus for n = 1:nbus if m ~= n Sij(m,n) = Vm(m)*conj(Iij(m,n))*BMva; end end end Sij = sparse(Sij); Pij = real(Sij); Qij = imag(Sij); % Line Losses Lij = zeros(nl,1); for m = 1:nl p = fb(m); q = tb(m); Lij(m) = Sij(p,q) + Sij(q,p); end Lpij = real(Lij); Lqij = imag(Lij); % Bus Power Injections for i = 1:nbus for k = 1:nbus Si(i) = Si(i) + conj(Vm(i))* Vm(k)*Y(i,k)*BMva; end end Pi = real(Si); Qi = -imag(Si); Pg = Pi+Pl; Qg = Qi+Ql; ● ybusppg.m: tính tốn ma trận tổng dẫn nút Ybus % Program to for Admittance And Impedance Bus Formation function Y = ybusppg(lined) % Returns Y % Calling Linedatas Zcb = (22*22)/100; fb = lined(:,2); % From bus number tb = lined(:,3); % To bus number r = lined(:,4)/Zcb; % Resistance, R x = lined(:,5)/Zcb; % Reactance, X b = lined(:,6)*Zcb; % Ground Admittance, B/2 a = lined(:,7); % Tap setting value z = r + 1i*x; % z matrix y = 1./z; % To get inverse of each element b = 1i*b; % Make B imaginary 66 nb = max(max(fb),max(tb)); % No of buses nl = length(fb); % No of branches Y = zeros(nb,nb); % Initialise YBus % Formation of the Off Diagonal Elements for k = 1:nl Y(fb(k),tb(k)) = Y(fb(k),tb(k)) - y(k)/a(k); Y(tb(k),fb(k)) = Y(fb(k),tb(k)); end % Formation of Diagonal Elements for m = 1:nb for n = 1:nl if fb(n) == m Y(m,m) = Y(m,m) + y(n)/(a(n)^2) + b(n); elseif tb(n) == m Y(m,m) = Y(m,m) + y(n) + b(n); end end end %Y; % Bus Admittance Matrix %Z = inv(Y); % Bus Impedance Matrix ● pol2rect: module chuy n đổi số phức từ dạng module-góc pha sang dạng phần thực-phần ảo % Polar to Rectangular Conversion % [RECT] = RECT2POL(RHO, THETA) % RECT - Complex matrix or number, RECT = A + jB, A = Real, B = Imaginary % RHO - Magnitude % THETA - Angle in radians function rect = pol2rect(rho,theta) rect = rho.*cos(theta) + j*rho.*sin(theta); 5.2 Tính tốn cho lƣới điện phân phối TP Nam Định 5.2.1 Thông số c a lƣới điện: LĐPP trung áp tỉnh Nam Định trình nâng cấp, cải tạo đ chuy n cấp điện áp tiêu chuẩn 22kV 35kV Riêng TP Nam Định với vai trị trung tâm văn hóa, kinh tế, trị tỉnh nên yêu cầu chất lƣợng điện độ tin cậy cung cấp điện cao Vì vậy, LĐPP trung áp đƣợc cải tạo hoàn thiện cấp điện áp tiêu chuẩn 22kV Hiện nay, lƣới điện có cấu trúc kín, xuất tuyến có bố trí cầu dao phân đoạn 67 Trong phạm vi luận văn này, xét mạch vòng phân phối trung áp lộ 471 E3.1, 472 E3.4, 475 E3.7 471 E3.14 Lƣới điện gồm 36 nút, có nút cân nút 1, nút lại nút phụ tải Lƣới điện đƣợc thiết kế dạng mạch vịng kín, có ba vịng kín độc lập Tất nút phụ tải có th đƣợc cấp điện từ hai phía, riêng nút 12 (Quang Trung) nút 25 (Hai Bà Trƣng) đƣợc cấp điện từ ba phía 68 Hình 5.4: Sơ đồ lƣới điện trạng mạch vịng PP lộ 471 E3.1, 472 E3.4, 475 E3.7 471 E3.14 69 Bảng 5.1: Thông số nút lƣới điện Số TT nút 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Tên TBA May Sơng Hồng Giấy Hƣng Thịnh Hịa Vƣợng Hịa Vƣợng Hịa Vƣợng Phan Đình Phùng Văn Cao Nguyễn Du Lê Hồng Phong Trần Hƣng Đạo Quang Trung Ủy Ban Tỉnh KS Vị Hoàng KS Sơn Nam Trần Nhân Tông Nam Vân Bƣu Điện Tỉnh Bệnh Viện ĐK Mỹ Trọng Hàn Thuyên Hàng Cau Hàng Thao Hàng Đồng Hai Bà Trƣng Phạm Ngũ Lão Trần Quốc Toản Giải Phóng May Young one Gỗ Đại Lâm Cơng ty Dƣợc Mỹ Trung Vĩnh Mạc Cầu Sắt Hồng Hà Trần Thái Tông Công suất định mức MBA (kVA) 1000 450 320 250 180 400 630 560 560 400 630 100 250 180 250 250 180 630 750 160 630 750 320 750 560 630 560 1250 630 250 320 560 180 320 400 70 Công suất thực tế sử dụng (kVA) 950 405 256 200 135 300 504 504 448 320 567 90 200 144 225 225 144 567 600 128 504 675 288 675 504 567 504 1125 567 225 288 504 162 288 360 P (kW) 760 324 243 190 128 285 479 454 403 304 539 86 190 137 214 214 137 539 570 122 479 641 274 641 479 539 479 900 454 180 274 479 154 274 342 Q (kVAr) 570 243 80 62 42 94 157 220 195 100 177 28 62 45 70 70 45 177 187 40 157 211 90 211 157 177 157 675 340 135 90 157 51 90 112 Bảng 5.2: Thông số nhánh lƣới điện Số TT nhánh 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Nút đầu 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 Nút cuối 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 29 30 31 32 33 34 Chiều dài (km) 0,50 0,15 0,25 0,40 0,35 0,15 0,30 0,42 0,32 0,36 0,25 0,50 0,55 0,50 0,30 0,20 0,25 0,35 0,32 0,24 0,55 0,28 0,38 0,25 0,45 0,26 0,42 0,46 0,15 1,00 0,20 0,25 0,28 0,80 0,50 Loại dây AC-95 AC-95 AC-95 AC-95 AC-95 AC-95 AC-70 AC-70 AC-70 AC-70 AC-70 AC-95 AC-95 AC-95 AC-95 AC-95 AC-70 AC-70 AC-70 AC-70 AC-70 AC-70 AC-70 AC-70 AC-70 AC-70 AC-95 AC-95 AC-95 AC-95 AC-95 AC-95 AC-95 AC-95 AC-95 71 Ro (Ω/km) Xo (Ω/km) R (Ω) X (Ω) 0,33 0,33 0,33 0,33 0,33 0,33 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,33 0,33 0,33 0,33 0,33 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,33 0,33 0,33 0,33 0,33 0,33 0,33 0,33 0,33 0,342 0,342 0,342 0,342 0,342 0,342 0,351 0,351 0,351 0,351 0,351 0,342 0,342 0,342 0,342 0,342 0,351 0,351 0,351 0,351 0,351 0,351 0,351 0,351 0,351 0,351 0,342 0,342 0,342 0,342 0,342 0,342 0,342 0,342 0,342 0,165 0,050 0,083 0,132 0,116 0,050 0,138 0,193 0,147 0,166 0,115 0,165 0,182 0,165 0,099 0,066 0,115 0,161 0,147 0,110 0,253 0,129 0,175 0,115 0,207 0,120 0,139 0,152 0,050 0,330 0,066 0,083 0,092 0,264 0,165 0,171 0,051 0,086 0,137 0,120 0,051 0,105 0,147 0,112 0,126 0,088 0,171 0,188 0,171 0,103 0,068 0,088 0,123 0,112 0,084 0,193 0,098 0,133 0,088 0,158 0,091 0,144 0,157 0,051 0,342 0,068 0,086 0,096 0,274 0,171 36 37 38 34 35 36 35 36 25 0,20 0,30 0,35 AC-95 AC-95 AC-95 0,33 0,33 0,33 0,342 0,342 0,342 0,066 0,099 0,116 0,068 0,103 0,120 5.2.2 Kết tính tốn Sau nhập liệu lƣới điện, chạy chƣơng trình, ta có kết tính tốn nhƣ sau: 5.2.2.1 Giai đoạn 1: Bảng 5.3: Tổng tổn thất cơng suất mở khóa vịng lặp thứ Khóa mở 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 ΔP(kW) 81,2060 61,9877 56,0125 52,7438 50,5499 49,2466 46,8605 44,4293 43,9672 45,2083 47,0269 52,2058 53,2588 55,8269 57,8718 61,3976 87,1213 81,3702 77,9089 Khóa mở 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 ΔP(kW) 65,9248 56,0726 54,3442 48,8037 44,5364 43,8138 45,3609 47,6784 51,5510 56,1241 167,9990 54,3960 49,4876 47,9973 46,3463 44,4697 44,1397 43,8810 44,1488 Sau bƣớc thứ nhất, dựa vào bảng phân loại tổn thất công suất trên, ta chọn đƣợc khóa điện đƣợc mở khóa 25 Sau loại khóa điện nằm vịng kín vừa đƣợc mở mà khơng liên quan đến vịng kín khác danh sách khóa điện, bƣớc hai đƣợc thực đ xác định khóa mở Ta đƣợc kết quả: Bảng 5.4: Tổng tổn thất cơng suất mở khóa vịng lặp thứ hai Khóa mở ΔP(kW) 81,1237 61,9055 55,9303 Khóa mở 16 26 27 72 ΔP(kW) 61,3153 46,2875 49,6051 10 11 12 13 14 15 52,6615 50,4677 49,1643 46,7782 44,3470 43,8850 45,1261 46,9446 52,1236 53,1765 55,7446 57,7895 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 55,0137 61,3268 55,0404 55,7256 50,2621 48,5883 46,7357 44,5843 44,1867 43,8323 44,0238 Sau bƣớc thứ hai, dựa vào bảng phân loại tổn thất công suất trên, ta chọn đƣợc khóa điện thứ hai đƣợc mở khóa 37 Vậy khóa điện đƣợc chọn mở khóa 25, 37 Sau loại khóa điện nằm vịng kín vừa đƣợc mở mà khơng liên quan đến vịng kín khác danh sách khóa điện, bƣớc ba đƣợc thực đ xác định khóa mở Ta đƣợc kết quả: Bảng 5.5: Tổng tổn thất cơng suất mở khóa vịng lặp thứ ba Khóa mở ΔP(kW) 81,1422 61,9239 55,9487 52,6800 50,4861 49,1828 46,7967 44,3655 Khóa mở 10 11 12 13 14 15 16 ΔP(kW) 43,9034 45,1445 46,9631 52,1420 53,1950 55,7631 57,8080 61,3338 Sau bƣớc thứ ba, khóa điện đƣợc mở khóa Vậy hai khóa điện đƣợc chọn đ mở khóa 25, 37 Lƣới điện khơng cịn vịng kín, ta thực giai đoạn hai 73 Bảng 5.6: Danh sách khóa đƣợc chọn mở sau giai đoạn Khóa mở Thứ tự vịng lặp Nhánh Nút đầu Khóa liền kề Nút cuối Nhánh Nút đầu Khóa liền kề Nút cuối Nhánh Nút đầu Nút cuối Tổn thất (kW) 25 24 25 38 25 36 24 23 24 43,9034 37 35 36 38 25 36 36 34 35 43,9034 9 10 8 10 10 11 43,9034 74 5.2.2.2 Giai đoạn 2: Bảng 5.7: Kết giai đoạn Bƣớc Khóa mở 25 25 37 37 9 Khóa liền kề 38 24 38 36 10 Lƣới đƣợc kết nối? Không Có Có Có Có Có ΔP (kW) ΔP1 (kW) 44,6920 44,0949 44,2579 44,3655 45,1445 43,9034 43,9034 43,9034 43,9034 43,9034 Trao đổi trạng thái khóa? Khơng Khơng Khơng Khơng Khơng Khơng Trong giai đoạn hai khơng có khóa đƣợc trao đổi trạng thái với khóa liền kề Ta có khóa mở cuối 25, 37 Bảng 5.8: Kết tốn Khóa mở giai đoạn 25 Khóa mở giai đoạn 25 37 37 9 Hình 5.5: Kết cuối tốn 75 Nhƣ vậy, kết thúc giai đoạn tính tốn, ta xác định đƣợc khóa mở 25, 37 Tổng tổn thất công suất tác dụng lƣới ΔP = 43,9034kW 5.3 Nhận xét: So sánh kết thuật tốn với số ví dụ:  Cấu hình ban đầu, khóa 8, 26 38 thƣờng mở Kết tính tốn tổn thất cơng suất tác dụng lƣới là: ΔP1 = 45,9041 kW (>ΔP = 43,9034 kW)  Xét khóa 8, 25 37 thƣờng mở Kết tính tốn tổn thất cơng suất tác dụng lƣới là: ΔP2 = 44,3655 kW (>ΔP = 43,9034 kW)  Xét khóa 9, 26 38 thƣờng mở Kết tính tốn tổn thất cơng suất tác dụng lƣới là: ΔP1 = 45,4420 kW (>ΔP = 43,9034 kW) Sau áp dụng chƣơng trình sử dụng thuật tốn tái cấu hình lƣới điện phân phối vào lƣới điện Nam Định, chƣơng trình tính tốn số tổn thất cơng suất cấu hình lƣới cần xét, từ tìm đƣợc cấu trúc lƣới tối ƣu cho tổn thất công suất tác dụng nhỏ nhất, mở khóa 9, 25 37 Các yêu cầu ràng buộc toán tái cấu hình đƣợc thỏa mãn nhƣ: điện áp nút nằm phạm vi cho phép, tất phụ tải đƣợc cấp điện lƣới điện vận hành hở Kết tổn thất công suất cấu hình lƣới tìm đƣợc đƣợc đem so sánh với cấu hình lƣới hình tia khác cấu hình lƣới ban đầu, cho kết tổn thất công suất nhỏ Điều chứng minh tính đắn thuật tốn đề xuất 76 Hình 5.6: Sơ đồ lƣới điện sau tái cấu hình 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nội dung luận văn tập trung nghiên cứu tốn tái cấu hình LĐPP theo mục tiêu tổn thất cơng suất nhỏ Thuật tốn đề xuất đƣợc thực qua giai đoạn, kết tìm đƣợc danh sách khóa mở đƣợc chọn cho cấu hình lƣới vận hành hở với tổng tổn thất cơng suất tác dụng nhỏ nhất, đáp ứng đƣợc yêu cầu kỹ thuật Chƣơng trình tính tốn xây dựng dựa thuật tốn viết ngơn ngữ MATLAB, áp dụng phƣơng pháp Newton-Raphson tính tốn trào lƣu cơng suất, giao diện nhập liệu đầu vào file Excel đơn giản trực quan Phƣơng pháp đề xuất luận văn sử dụng thuật tốn tái cấu hình LĐPP với ƣu m nhƣ:  Kết việc tái cấu hình LĐPP không phụ thuộc vào trạng thái ban đầu khóa điện  Phƣơng pháp cho kết cấu hình lƣới hở với tổn thất cơng suất nhỏ Mặc dù không chứng minh đƣợc phƣơng án tối ƣu tối ƣu tồn cục, nhƣng kết tính tốn thuật toán dựa giá trị tối ƣu cục bộ, kết có độ tin cậy cao Do phƣơng pháp thích hợp dùng đ tính tốn đƣa chế độ vận hành tối ƣu cho hệ thống nhằm tối thi u hóa tổn thất công suất, giảm tổn thất điện với chi phí thực nhỏ hồn tồn khả thi Tuy nhiên thuật tốn có số nhƣợc m nhƣ phƣơng án phải xét cịn nhiều, khối lƣợng tính tốn tƣơng đối lớn Kết nghiên cứu luận văn chƣơng trình tính tốn trào lƣu cơng suất xác định vị trí m mở tối ƣu cho lƣới phân phối đƣợc xây dựng ngôn ngữ lập trình MATLAB có th đƣợc áp dụng vào thực tế vận hành LĐPP Công ty Điện lực 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] D.Shirmohammi and H.W.Hong, “Reconfiguration of electric distribution networks for resistive losses reduction,” IEEE Trans.Power Del., vol.4, no.2, pp.1492-1498, Apr.1989 [2] S.Civanlar, J.J Grainger, H.Yin, and S.S.H.Lee, “Distribution feeder reconfiguration for loss reduction,” IEEE Trans Power Del., vol.3, no.3, pp 1217-1223, Jul 1988 [3] T.E McDermott, I.Drezga, and R.P Broadwater, “A heuristic nonlinear constructive method for distribution system reconfiguration,” IEEE Trans Power Syst., vol 14, no 2, pp 478-483, May 1999 [4] Flávio Vanderson Gomes, Sandoval Carneiro, Jr., Jose Luiz R.Pereira, “A new heuristic reconfiguration algorithm for large distribution systems,” IEEE Trans Power Del., vol 20, no 3, pp 1373-1378, Aug 2005 Ramasamy Natarajan, Computer-Aided Power System Analysis, Marcel Dekker Inc., 2002 J.Arrillaga and C.P.Arnold, Computer Analysis of Power Systems, John Wiley and Sons, 1994 Nguyễn Văn Đạm, Mạng lƣới điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2001 Nguyễn Phùng Quang, MATLAB&SIMULINK, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2004 Trƣơng Việt Anh, Các giải thuật tái cấu hình lƣới điện phân phối, 2014 Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh 10 Số liệu quản lý kỹ thuật vận hành năm 2014, phòng Kỹ thuật Công ty Điện lực Nam Định 79 ... tổn thất công suất 10,97 %, tổn thất điện lƣới 10 kV chiếm 5,64 % 18 CHƢƠNG BÀI TỐN TÁI CẤU HÌNH LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 2.1 Tổng quan toán tái cấu hình lƣới điện phân phối Tái cấu hình lƣới điện đƣợc... loại tổn thất là: tổn thất kỹ thuật tổn thất phi kỹ thuật - Tổn thất điện kỹ thuật: Là tổn thất điện gây tổn thất công suất kỹ thuật đƣờng dây thiết bị điện LĐPP Tổn thất điện kỹ thuật tiêu hao điện. .. làm giảm tổn thất điện lƣới phân phối trung áp tái cấu hình lƣới phân phối Tái cấu hình lƣới phân phối khơng khơng địi hỏi chi phí đầu tƣ cải tạo lƣới điện, mà giúp giảm đáng k tổn thất điện