Khảo sát tình trạng khẩn cấp và xếp hạng tình trạng khẩn cấp theo tiêu chuẩn quá tải

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM H I KHẢO SÁT TÌNH TRẠNG KHẨN CẤP VÀ XẾP HẠNG TÌNH TRẠNG KHẨN CẤP THEO TIÊU CHUẨN QUÁ TẢI CHUYÊN NGÀNH: MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN MÃ SỐ NGÀNH : 2.06.07 GVHD: TS HỒ VĂN HIẾN HVTH: VĂN TẤN LƯNG TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2005 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày ……… tháng ……… năm 2005 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp.HCM, ngày .tháng năm 2005 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: VĂN TẤN LƯNG Phái: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 20/08/1979 Nơi sinh: Tiền Giang Chuyên ngành: MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN MSHV: 01803468 I -TÊN ĐỀ TÀI: Khảo sát tình trạng khẩn cấp xếp hạng tình trạng khẩn cấp theo tiêu chuẩn tải II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Giới thiệu lý thuyết xếp tình trạng khẩn cấp theo tiêu chuẩn tải Xây dựng chương trình phân tích xếp hạng tình trạng khẩn cấp cho hệ thống điện III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 17/1/2004 VI- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/6/2005 V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Hồ Văn Hiến 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 ………… tháng ……… năm 2005 PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH KHOA QUẢN LÝ NGÀNH CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày………….tháng ………….năm …………… LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm việc, nghiên cứu em bảo giúp đỡ tận tình quý thầy cô bạn, đặc biệt tận tâm giúp đỡ thầy Hồ Văn Hiến Em cảm kích thật biết ơn thầy Hồ Văn Hiến giúp đỡ hướng dẫn em kiến thức, kỹ năng, tinh thần Những điều thầy bảo giúp em hoàn thành luận văn mà kiến thức, kỹ giúp em làm tốt, sống tốt sau trường “Xin cám ơn thầy, chúc thầy khỏe mạnh hạnh phúc” Xin chân thành cám ơn Ban Giám Hiệu Trường Trung Học Điện tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt thời gian học tập thực luận văn Em chân thành cảm ơn người thân bạn giúp đỡ động viên ngày làm việc, nghiên cứu vất vả Đó nguồn cổ vũ to lớn mà nhờ em vượt qua nhiều khó khăn vất vả để hoàn thành luận văn Một lần em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI: Trong hệ thống điện lớn cố xảy nhánh, dòng điện điện áp phân bố lại khắp nơi nên cần phải tính toán lại để điều khiển vận hành tối ưu Việc khảo sát để đánh giá trạng thái hệ thống có thay đổi cấu trúc cần thiết khẩn cấp để từ đưa đánh giá làm tiền đề cho giải pháp nhằm điều khiển tối ưu hệ thống Ở nước ta điều kiện kinh tế đà phát triển, phụ tải điện gia tăng ngày mạng truyền tải ngày mở rộng việc qui hoạch thiết kế mạng phải kể đến tính khẩn cấp cố công việc cần thiết thiếu Công ty điện lực Điều giúp cho Công ty điện lực dự đoán tình trạng tải đường dây thời điểm tương lai, từ đưa giải pháp ngắn hạn chiến lược lâu dài để đảm bảo an toàn vận hành mạng Tuy nhiên, Việt Nam chưa có nghiên cứu phương pháp phân tích đánh giá khẩn cấp áp dụng để xây dựng chương trình phân tích đánh giá khẩn cấp cho hệ thống điện thực tế Trong phạm vi đề tài đề cập đến vấn đề: “ Xếp hạng tình trạng khẩn cấp N-1 theo tiêu chuẩn tải ” Đề tài dùng để ứng dụng cho việc tính toán sơ cần mở rộng mạng lưới điện cho danh sách đường dây bị tải theo thứ tự ưu tiên đường dây mạng bị cố bất ngờ Từ xây dựng chương trình phân tích đánh giá xếp hạng tình trạng khẩn cấp theo tiêu chuẩn tải II NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN VĂN : • Xây dựng chương trình xếp hạng tình trạng khẩn cấp hệ thống truyền tải điện lập trình ngôn ngữ Matlab • Nghiên cứu lý thuyết xếp tình trạng tải đường dây hệ thống truyền tải điện như: lý thuyết phân bố công suất chiều, số vận hành hệ thống, độ biến thiên ∆Pk , xếp hạng khẩn cấp đường dây hệ thống điện đường dây bị tải • Khảo sát tình trạng khẩn cấp xếp hạng tình trạng khẩn cấp cho mạng điện chuẩn 18 nút IEEE • Áp dụng khảo sát tình trạng khẩn cấp xếp hạng tình trạng khẩn cấp cho mạng truyền tải 220kV hệ thống điện miền Nam • Đánh giá kết đạt Đề tài nghiên cứu áp dụng để khảo sát tình trạng khẩn cấp xếp hạng tình trạng khẩn cấp cho mạng truyền tải 220kV hệ thống điện miền Nam Tuy nhiên đề tài mở rộng áp dụng khảo sát tình trạng khẩn cấp xếp hạng tình trạng khẩn cấp cho mạng truyền tải CHƯƠNG II: LÝ THUYẾT SẮP XẾP TÌNH TRẠNG KHẨN CẤP THEO TIÊU CHUẨN QUÁ TẢI I PHƯƠNG TRÌNH PHÂN BỐ CÔNG SUẤT MỘT CHIỀU: Phương pháp phân bố công suất xoay chiều ( AC load flow ) cho phép phân tích xác đầy đủ thông số dòng điện, phân bố công suất, độ lớn áp, góc pha … hệ thống Tuy nhiên, dùng lý thuyết phân bố công suất xoay chiều dẫn đến việc tính toán phức tạp khối lượng lớn không phù hợp với yêu cầu nhanh chóng với độ xác vừa phải phân tích tình trạng khẩn cấp Phương pháp phân bố công suất chiều ( DC load flow ) đơn giản hoá phương trình phân bố công suất xoay chiều nên có ưu điểm bật tính toán nhanh chóng ứng dụng phân tích tương đối dễ dàng với tham số thay đổi phân tích mạng tương ứng với yêu cầu thêm công suất nút, thêm đường dây mới, loại bỏ đường dây bị cố … Đó lý lựa chọn phân bố công suất chiều đề tài Các quan hệ phân bố công suất chiều mạng: Ta có: * * S = U i ∑ y ij U ij j∈i = Ui = Ui ∑ U (G j∈i j ∑ U ⎡⎣( G j∈i j ij ij + jBij )( cos θij − jsin θij ) (1) cos θij + Bij sin θij ) − ( Bij cos θij − G ij sin θij ) ⎤⎦ * Maø: S = Pi − Q i Do công suất tích cực nút i là: Pi = U i với: i=1,2,…,N ∑ U (G j∈i j ij cos θij + Bij sin θij ) (2) Công suất tích cực nhánh nối hai nút i,j lấy từ (1) với hai nút i,j khác nhau: Pij = U i U j ( G ij cos θij + Bij sin θij ) (3) Trong công thức trên: N : Số nút mạng Pi : Công suất tích cực nút i Vi : Biên độ điện áp nút i j∈i : Các nút nối với i, kể j=i θij : Góc sai pha nhánh ij θij=θi-θj Yij : Thành phần ij ma trận dẫn nạp Y Gij : Phần thực thành phần dẫn nạp Yij Bij : Phần ảo thành phần dẫn naïp Yij Yij= Gij+j Bij= − rij x ij −1 = + j rij + jx ij rij + x 2ij rij2 + x 2ij (4) rij, xij: Điện trở trở kháng đường dây nối hai nút i,j Để việc nghiên cứu đơn giản hơn, sử dụng số giả thiết dựa đặc tính đường dây cao áp sau: 1> Điện trở đường dây cao áp xem bỏ qua nhỏ nhiều lần so với trở kháng rij.Giả sử điện áp nút xét hệ tương đối 1: Vi=1 (8) i=1,2,…,N Những giả thiết không vượt khỏi đặc tính mạng điện cao áp không ảnh hưởng đến việc tính toán phân bố công suất Thay công thức từ (5) đến (8) vào (1) ta được: Pi = ∑ Bijθij j∈i Thay vào công thức ta có: Pi = ∑ Bij (θi −θ j ) j∈i (9) i=1,2,…,N Do không quan tâm đến nhánh nối đất nên thành phần đường chéo ma trận dẫn nạp tổng thành phần đường chéo: Yij = −∑ Yij j∈i j≠ i Bij = −∑ Bij hay (10) j∈i j≠ i Từ (9) (10), ta có: Pi = ∑ Bij (θi −θ j ) j∈i = ∑ Bijθi − ∑ Bijθ j j∈i j≠ i j∈i j≠ i = −∑ Bijθ j (11) j∈i Hay viết dạng ma trận: ⎡ P1 ⎤ ⎡ B11 B12 ⎢P ⎥ ⎢B ⎢ 2⎥ ⎢ 21 B22 ⎢ ⎥ = − ⎢ ⎢ ⎥ ⎢ ⎢ ⎥ ⎢ ⎢⎣ PN ⎥⎦ ⎢⎣ BN1 BN2 B1N ⎤ ⎡ θ1 ⎤ B2N ⎥⎥ ⎢⎢ θ2 ⎥⎥ ⎥ ⎢ ⎥ ⎥⎢ ⎥ ⎥ ⎢ ⎥ BNN ⎥⎦ ⎢⎣ θN ⎥⎦ Với Pi vectơ công suất “bơm vào” nút thành phần thứ i cho bởi: Pi=PGi-PDi 115 cj Aj xj 0 0 Zjk …Zjs …Zjn cr Ar xr 0 Zrk …Zrs …Zrn cm Am xm 0 0 Zmk …Zms …Zmn fmax/min 0… 0… 0… 0… ∆k …∆s …∆n Sơ đồ khối thuật toán đơn hình Xác định X, J, ∆k ≥ ∀k ∉ J ∃∆k < Zjk ≤ X tối ưu Không có phương án tối ưu ∆s = ∆k ⎛Xj ⎞ ⎟ ⎟ Z ⎝ js ⎠ θ = min⎜⎜ In kết Dừng Xác định X, J, Một ví dụ minh hoạ thuật toán đơn hình Bài toán đơn hình gồm có ràng buộc “≤”, “=”, “≥”: Z = −2 X + X − X → ⎧ X − X + 2X ≤ ⎪2 X + 2X − X = ⎪ ⎨ ⎪− X + X + X ≥ ⎪⎩ X j ≥ 0, j = ÷ 116 Biến đổi ràng buộc cách thêm biến phụ biến giả: Z = −2 X + X − X + 0X + X + MX + MX → ⎧ X1 − X + X + X = ⎪2 X + X − X + X = ⎪ ⎨ ⎪− X + X + X − X + X = ⎪⎩ X j ≥ 0, j = ÷ Ta có bảng đơn sau: cj Cơ sở Phương -2 -1 0 M M Aùn A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A4 -1 0 M A6 2 -1 0 M A7 -1 1(*) -1 5M+0 M+2 3M-1 -M+0 0 A4 0 -1 M A6 4(*) -3 -2 A2 -1 1 -1 2M+1 4M+1 -3M+2 2M-1 -3M+1 A4 0 3(*) -1 -2 A1 ½ -3/4 1/2 1/4 -1/2 A2 3/2 ẳ -1/2 1/4 ẵ ẵ 0 11/4 -3/2 -M-1/4 -M+3/2 -1 A3 0 1/3 -1/3 1/3 -2 A1 11/4 0 1/4 1/4 1/4 -1/4 A2 ¾ -1/12 -5/12 1/4 5/12 -31/4 0 -11/12 -7/2 -1/4 7/12 Ở lần lặp thứ 3, ∀∆ ≤ 0, nên ta có phương án tối ưu Zmin = -31/4 với nghiệm sau: X1 = 11/4 ; X2 = ¾ ; X3 = Chương trình tính toán mở rộng mạng phương pháp qui hoạch tuyến tính clear all; close all; clc; %nhap ma tran z tu du lieu cho truoc % dau cuoi R X km No TT z=[1 0.0176 70 1 11 0.0102 40 2 0.0348 138 3 0.0404 155 0.0325 129 0.0501 200 16 0.0501/3 200 0.0267 106 11 0.0153/2 60 12 0.0102 40 10 0.0126 50 11 13 0.0126 50 12 14 0.0554/2 220 13 0.0151/2 60 14 0.0318/2 126 15 13 0.0126/2 50 16 15 0.0448 178 17 0.0102/3 40 18 10 0.0501/4 200 19 16 0.0501/2 200 20 10 18 0.0255 100 21 11 12 0.0126/2 50 22 11 13 0.0255/2 100 23 12 13 0.0153 60 24 14 15 0.0428/2 170 25 16 17 0.0153/2 60 26 17 18 0.0140/2 55 27]; %CHUONG TRINH TINH MA TRAN A nl = z(:,1); nr = z(:,2); nbr=length(z(:,1)); nbus = max(max(nl), max(nr));% khong ke nut chuan a=zeros(nbr,nbus); for i = : nbr % nhanh i if(z(i,1)>z(i,2)) h = z(i,1); a(i,h) = 1; if(z(i,2)~=0) h=z(i,2); a(i,h)=-1; end end if(z(i,1)< % cong suat cua duong day them vao = PL=[230,0,230,230,230,0,0,230,0,0,230,0,0,230,0,0,0,230,230,0,0,0,0,0,0,0,0]; BL = zeros(27,27); for(i = : 27) BL(i,i) = -1.0/z(i,4); end % LP -Simplex Method BB = BL*a; st1 = zeros(64,46); for(i=1:27) for(j = 1:18) st1(i,j) = BB(i,j); end end for(i = 1: 27) st1(i,46) = PL(i); end for(i=1:18) for(j = 1:18) st1(i+27,j) = B(i,j); end for(j = 1:27) st1(i+27,j+18) = Kt(i,j); end st1(i+27,46) = ppbus(i); end for(i=1:18) for(j = 1:18) st1(i+27+18,j) = B(i,j); end for(j = 1:27) st1(i+27+18,j+18) = Kt(i,j); end st1(i+27+18,46) = ppbus(i); end for(j = 1:27) st1(64,j+18) = Ctd(j); end % -g_ll1 = 18+27; g_ll2 = 18; sb = 45; dau = 1;% tim ham chi phi ssppmax = 100; gz = 1.0e+10; z0 = 0; g_u = g_ll1 + g_ll2; % khoi dong mang st2 an phu va an gia -sbp = g_ll1+2*g_ll2; for(i = : ssppmax) for(j = : ssppmax) t2(i,j) = 0.0; end end % -for(i = : g_u) if(i = a ve dang x'= x - a >= if( g_ll2>=1 ) for( i = g_ll1+1 : g_u ) dem1=0; dem2=0; for( j =1 : sb ) if(st1(i,j)==0) dem1=dem1+1; % tim so ptu =0 end if(st1(i,j)==1) dem2=dem2+1; % tim so ptu =1 tam=j; % tim vi tri cua ptu =1 end end if((dem1==sb-1)&&(dem2==1)) dem0=dem0+1; dem3(tam)=st1(i,sb+1); for( k=1 : g_u+1 ) if(k~=i) st1(k,sb+1) = st1(k,sb+1)-st1(k,tam)*st1(i,sb+1); end st1(i,tam) = 0; st1(i,sb+1) = 0; % - chuyen tat ca cac ptu cuoi =0 end end end u=st1(g_u+1,1);% -truong hop cac he so deu duong va chi co rb = 0)&(dau==1)) if(dem0==g_ll2) st1(g_u+1,sb+1) = -st1(g_u+1,sb+1); r=-1.0; kt=0; goto(L2); end end z0 = st1(g_u+1,sb+1); st1(g_u+1,sb+1) = 0.0; for( j = : sb ) st1(g_u+1,j) = st1(g_u+1,j)*dau; end if( g_u == g_ll1 ) for( j=1 : sb+1 ) st1(g_u+1,j) = -st1(g_u+1,j); end end else for( j=1 : sb ) r=0.0; for( i= g_ll1+1 : g_u ) r = r + st1(i,j); end st1(g_u+1,j) = gz*r - st1(g_u+1,j); end end L1 k = 1; % tim cot xoay r = st1(g_u+1,1); for(j = : sb ) if(st1(g_u+1,j) > r) k=j; r=st1(g_u+1,j); end end L2 if(r=sb+g_ll1+1)&&(lr