(Luận văn thạc sĩ) xác định vị trí khóa điện trên lưới điện phân phối

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HỒNG HỘI XÁC ÐỊNH VỊ TRÍ KHĨA ÐIỆN TRÊN LƯỚI ÐIỆN PHÂN PHỐI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520202 SKC005871 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ******** LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HỒNG HỘI XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ KHÓA ĐIỆN TRÊN LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ******** LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HOÀNG HỘI XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ KHĨA ĐIỆN TRÊN LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202 Hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS TRƢƠNG VIỆT ANH Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2018 Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trƣơng Việt Anh CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hƣớng dẫn khoa học: PGS TS TRƢƠNG VIỆT ANH (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn Thạc sĩ đƣợc bảo vệ Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ thuật TP HCM ngày 28 tháng 04 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) TT Họ tên TS.Ngô Văn Thuyên TS.Nguyễn Minh Tâm PGS.TS.Lê Minh phƣơng TS.Nguyễn Bách phúc TS.Nguyễn Văn Thái Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau Luận văn đƣợc sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV HVTH: Nguyễn Hoàng Hội MSHV: 1680604 Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trƣơng Việt Anh S/S s1 Đoạn 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 s33 s35 s4 Đoạn 10 11 21 12 s12 Đoạn Đoạn Hình Vị trí khóa điện sau tối ƣu lƣới điện phân phối 37 nút trƣờng hợp Bảng Vị trí khóa điện chi phí ngừng cung cấp điện sau xếp lại khóa điện lƣới điện phân phối 37 núttrong trƣờng hợp Nút 2, 28, 31, 32, L (kW) 4,000 (lần/năm)10 Cơng chuyển tải HVTH: Nguyễn Hồng Hội MSHV: 1680604 suất0 Luận Văn Thạc sĩ Đoạn Chi phí IC 2,094,200 ($) Chi phí 4,731,000 CIC ($) Đặc tuyến hội tụ số lần thực khác giải thuật di truyền lƣới điện phân phối 37 nút đƣợc trình bày hình 3.10 Hình vẽ cho thấy, lần thực khác nhau, phƣơng pháp đề xuất tìm đƣợc giá trị tối ƣu sau khoảng 35 đến 40 vòng lặp Điều chứng tỏ sử ổn định phƣơng pháp đề xuất khả áp dụng phƣơng pháp lƣới điện phân phối thực tế x 10 5.3 5.2 CIC ($) 5.1 4.9 4.8 4.70 Hình 10 Đặc tuyến hội tụ lƣới điện phân phối 37 nút trƣờng hợp 3.3.2.2 Trƣờng hợp 2: Cƣờng độ s cố nhánh khác Cƣờng độ cố tất nhánh: Giả sử cƣờng độ cố nhánh 5-6, 67, 7-8, 3-27, 27-28, 28-29, 29-30 lần/năm cƣờng độ cố nhánh lại đƣợc cho lần/năm Các thông số khác hệ thốngđƣợc cho tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp HVTH: Nguyễn Hoàng Hội MSHV: 1680604 Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trƣơng Việt Anh Ở trạng thái bạn đầu, vị trí khóa điện {6, 11, 15, 19, 30, 32} Các khóa điện phân chia lƣới điện 37 nút thành phân đoạn Với cấu trúc khóa điện này, tổng chi phí phát sinh ngừng cung cấp điện 7,988,000 $ Thơng số đoạn lƣới, chi phí ngừng cung cấp điện đoạn lƣới hệ thống đƣợc trình bày bảng 3.10 Tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp 1, thông số giải thuật di truyền áp dụng cho lƣới điện phân phối 37 nút trƣờng hợp đƣợc cài đặt nhƣ sau: + Số lƣợng cá thể quần thể: 50 + Số vòng lặp lớn nhất: 50 + Tỉ lệ chọn lọc: 0.5 + Tỉ lệ đột biến: 0.2 Bảng 3.10 Vị trí khóa điện chi phí ngừng cung cấp điện ban đầu trƣờng hợp Đoạ Nút 2, 6, 29, L (kW) (lần/năm) Công 2,7 19 suất0 chuyển tải Chi phí IC4,1 ($) Chi phí CIC ($) HVTH: Nguyễn Hoàng Hội MSHV: 1680604 7,98 Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trƣơng Việt Anh Kết tính tốn sau nhiều lần thực khác đƣợc trình bày bảng 3.11 Ở vị trí đặt khóa điện tối ƣu {5,12, 17, 23, 27, 32}, chi phí phát sinh ngừng cung cấp điện gây giảm từ 7,988,000 $ xuống 7,002,100 $ với mức giảm 985,900$ tƣơng ứng với 12.34% chi phí phát sinh ngừng điện vị trí đặt khóa ban đầu {6, 11, 15, 19, 30, 32} Bảng 11 Vị trí khóa điện chi phí ngừng cung cấp điện sau xếp lại khóa điện lƣới điện phân phối 37 nút trƣờng hợp Đoạn Nút 2, 27 L (kW) 1,685 (lần/năm) Công suất0 chuyển tải Chi phí IC 1,452,70 ($) Chi phí CIC ($) Có thể thấy cố tập trung phân đoạn 1, chi phí phát sinh ngừng cung cấp điện lớn Do sau thực xếp lại vị trí khóa điện, cấu trúc phân đoạn có thay đổi đáng kể so với trƣờng hợp ban đầu với chi phí giảm từ 4,112,100 $ xuống cịn 1,452,700 $ góp phần làm giảm tổng chi phí sau tối ƣu vị trí khóa điện Ngồi ra, có cố cần chuyển tải, lƣợng công suất chuyển tải cung cấp điện cho phân đoạn 997.5 kW tƣơng ứng với việc sử dụng tối đa lƣợng công suất HVTH: Nguyễn Hoàng Hội MSHV: 1680604 7,002,10 Luận Văn Thạc sĩ chuyển tải 99.75% Kết vị trí lắp đặt khóa điện vị trí tối ƣu đƣợc cho hình 3.11 Đoạn Hình 11 Vị trí khóa điện sau tối ƣu lƣới điện phân phối 37 nút trƣờng Hình 12 Đặc tuyến hội tụ lƣới điện phân phối 37 nút trƣờng hợp Đặc tuyến hội tụ số lần thực khác giải thuật di truyền lƣới điện phân phối 37 nút trƣờng hợp đƣợc trình bày hình 3.12 Hình vẽ cho thấy, lần thực khác nhau, phƣơng pháp đề xuất tìm đƣợc giá trị tối ƣu sau khoảng 20 đến 45 vòng lặp Điều chứng tỏ sử ổn định phƣơng pháp đề xuất HVTH: Nguyễn Hoàng Hội MSHV: 1680604 Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trƣơng Việt Anh Chƣơng KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN 4.1 Kết luận Đề tàitiếpcận bàitốn xác định vị trí lắp đặt khóa điện lƣới điện phân phối để giảm chi phí phát sinh việc ngừng cung cấp điện đến khách hàng dung điện Đề tài tập trung xây dựng phƣơng pháp xác định chi phí ngừng cung cấp điện phát sinh liên quan đến chi phí bị ảnh hƣởng vị trí khóa điện nhƣ chi phí sửa chữa, chi phí chuyển tải chi phí cách ly cố Đề tài áp dụng thành cơng giải thuật di truyền để giải tốn xác định vị trí khóa điện lƣới điện phân phối để giảm chi phí phát sinh việc ngừng cung cấp điện đến khách hàng sử dụng điện gây Kết thực lƣới điện phân phối khác cho thấy, toán phƣơng pháp đề xuất có khả áp dụng lƣới điện phân phối thực tế Nhƣợc điểm đề tàilà tập trung xếp lại khóa điện hữu lƣới điện phân phối mà chƣa quan tâm đến việc tối ƣu số lƣợng nhƣ quan tâm đến chi phí đầu tƣ khóa điện hệ thống 4.2 Hƣớng phát triển luận văn Từ hạn chế giải pháp chứng minh, Em đề xuất số hƣớng phát triển đề tài nhƣ sau: Nghiên cứu, tốn tối ƣu vị trí, số lƣợng khóa điện hệ thống phân phối quan tâm đến chi phí đầu tƣ khóa điện chi phí khác Sau cùng, mặcdùđãrấtcốgắng,nhƣngdokiếnthứccịnhạnhẹpdẫn đếnluận văn khơng thể tránh đƣợc thiếu sót, kính mong hội đồng giám khảo, thầy cô bạn bè đồng nghiệp nhiệt tình đóng góp ý kiến để chun tăng thêm giá trị khoa học thực tiễn Xin chân thành cảm ơn! HVTH: Nguyễn Hoàng Hội MSHV: 1680604 Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trƣơng Việt Anh DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Jen-Hao Teng ; Chan-Nan Lu “Feeder-Switch Relocation for Customer Interruption Cost Minimization” IEEE Transactions on Power Delivery, Volume: 17, Issue: 1, pp 254 - 259, Jan 2002 [2] Adel Moradi ; M Fotuhi-Firuzabad, “Optimal Switch Placement in Distribution Systems Using Trinary Particle Swarm Optimization Algorithm’ IEEE Transactions on Power Delivery, Volume: 23, Issue: 1, pp 271 - 279, Jan 2008 [3] Nguyễn Minh Quân “Tái Cấu Trúc Lƣới Điện Phân Phối Để Giảm Tổn Thất Công Suất”Thực theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 Thƣ viện Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh [4] Hà Huy Chiến “Nghiên cứu thuật tốn giảm tổn thất công suất lƣới phân phối”, Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh [4] Trương Ngọc Thảo “Tái cấu hình lƣới điện phân phối có xét đến độ tin cậy cung cấp điện” Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh [5] B Amanulla ; Saikat Chakrabarti ; S N Singh, “Reconfiguration of power distribution systems considering reliability and power loss’, IEEE Transactions on Power Delivery, Volume: 27, Issue: 2, pp 918 – 926, April 2012 [6] J S Lawler, J.-S Lai, L D Monteen, J B Patton, and D T Rizy, “Impact of automation on the reliability of the Athens utilities board’s distribution system,” IEEE Trans Power Delivery, vol 4, pp 770–778, Jan 1989 [7] W H Kersting and W H Philips, “Distribution feeder reliability studies,” IEEE Trans Ind Applicat., vol 35, pp 319–323, Mar./Apr 1999 [8] J Luth, “Four rules to help locate protective devices,” Elect World, pp.36–37, Aug 1991 [9] G Levitin, S Mazal-Tov, and D Elmakis, “Optimal sectionalizer allocation in electric distribution system by genetic algorithm,” Electric Power Syst Res., no 31, pp 97–102, 1994 HVTH: Nguyễn Hoàng Hội MSHV: 1680604 Luận Văn Thạc sĩ [10] R Billinton and S Jonnavithula, “Optimal switching device placement in distribution systems,” IEEE Trans Power Delivery, vol 11, pp.1646–1651, July 1996 [11] G Celli and F Pilo, “Optimal sectionalizing switches allocation in distribution networks,” IEEE Trans Power Delivery, vol 14, pp 1167–1172, July 1999 [12] A A Chowdhury and D O Koval, “Value-based power system reliability planning,” IEEE Trans Ind Applicat., vol 35, pp 305–311, Mar.–Apr 1999 [13] , “Value-based distribution system reliability planning,” IEEE Trans Ind Applicat., vol 34, pp 23–29, Jan.–Feb 1998 [14] J A Momoh, M Elfayoumy, and W Mittelstadt, “Value-based reliability for short term operational planning,” IEEE Trans Power Syst., vol.14, pp 1533–1542, Nov 1999 [15] R L Chen, K Allen, and R Billinton, “Value-based distribution reliability assessment and planning,” IEEE Trans Power Delivery, vol 10, pp 421–429, Jan 1995 HVTH: Nguyễn Hoàng Hội MSHV: 1680604 Luận Văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Trƣơng Việt Anh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] J S Lawler, J.-S Lai, L D Monteen, J B Patton, and D T Rizy, “Impact of automation on the reliability of the Athens utilities board’s distribution system,” IEEE Trans Power Delivery, vol 4, pp 770–778, Jan 1989 [2] W H Kersting and W H Philips, “Distribution feeder reliability studies,” IEEE Trans Ind Applicat., vol 35, pp 319–323, Mar./Apr 1999 [3] J Luth, “Four rules to help locate protective devices,” Elect World, pp.36–37, Aug 1991 [4] G Levitin, S Mazal-Tov, and D Elmakis, “Optimal sectionalizer allocation in electric distribution system by genetic algorithm,” Electric Power Syst Res., no 31, pp 97–102, 1994 [5] R Billinton and S Jonnavithula, “Optimal switching device placement in radial distribution systems,” IEEE Trans Power Delivery, vol 11, pp.1646–1651, July 1996 [6] G Celli and F Pilo, “Optimal sectionalizing switches allocation in distribution networks,” IEEE Trans Power Delivery, vol 14, pp 1167–1172, July 1999 Tác giả chịu trách nhiệm viết: Họ tên: Nguyễn Hoàng Hội Đơn vị: Trƣờng đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Điện thoại: 0979904807 Email: nguyenhoanghoi1990@gmail.com HVTH: Nguyễn Hoàng Hội MSHV: 1680604 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] J S Lawler, J.-S Lai, L D Monteen, J B Patton, and D T Rizy, “Impact of automation on the reliability of the Athens utilities board’s distribution system,” IEEE Trans Power Delivery, vol 4, pp 770–778, Jan 1989 [2] W H Kersting and W H Philips, “Distribution feeder reliability studies,” IEEE Trans Ind Applicat., vol 35, pp 319–323, Mar./Apr 1999 [3] J Luth, “Four rules to help locate protective devices,” Elect World, pp.36–37, Aug 1991 [4] G Levitin, S Mazal-Tov, and D Elmakis, “Optimal sectionalizer allocation in electric distribution system by genetic algorithm,” Electric Power Syst Res., no 31, pp 97–102, 1994 [5] R Billinton and S Jonnavithula, “Optimal switching device placement in radial distribution systems,” IEEE Trans Power Delivery, vol 11, pp.1646–1651, July 1996 [6] G Celli and F Pilo, “Optimal sectionalizing switches allocation in distribution networks,” IEEE Trans Power Delivery, vol 14, pp 1167–1172, July 1999 Tác giả chịu trách nhiệm viết: Họ tên: Nguyễn Hoàng Hội Đơn vị: Trƣờng đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Điện thoại: 0979904807 Email: nguyenhoanghoi1990@gmail.com ... phối 2.2 Bài tốn xác định vị trí khóa điện lƣới điện phân phối .7 Chƣơng XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ KHĨA ĐIỆN TRÊN LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐỂ GIẢM CHI PHÍ PHÁT SINH DO NGỪNG CUNG CẤP ĐIỆN ĐẾN KHÁCH HÀNG9... khóa điện chi Bảng Vị trí khóa điện chi điện lƣới điện phân phối 37 núttrong trƣờng hợp Bảng 10 .Vị trí khóa điện chi phí ngừng c Bảng 11 .Vị trí khóa điện chi phí ngừng c điện. .. tiểu chi phí đầu tƣ khóa điện lƣới điện phân phối Khi quy hoạch việc đóng cắt lƣới điện phân phối, kích cỡ, số lƣợng vị trí lắp đặt khóa điện lƣới điện phân phối đƣợc xác định dựa việc ƣớc lƣợng