4. Phƣơng pháp nghiên cứu
4.5.Xây dựng mô hình website giám sát nghẽn mạch và ổn định điện áp
hệ thống điện trong hoạt động thị trƣờng điện giao ngay
4.5.1. Giới thiệu mô hình Web Client/Server
Mô hình Client/Server ứng dụng vào Web đƣợc gọi là mô hình Web Client/Server. Giao thức chuẩn đƣợc sử dụng giao tiếp giữa Web Server và Web Client là HTTP (HyperText Transfer Protocol).
Web Client (Web Browser): Các trình duyệt có vai trò nhƣ Client trong mô hình Client/Server, khi cần xem một trang Web cụ thể nào thì trình duyệt Web sẽ gửi yêu cầu lên cho Web Server để lấy nội dung trang Web đó.
Web Server: Khi nhận đƣợc yêu cầu từ một Client/Server, Web Server sẽ trả về nội dung file cho trình duyệt Web Server cho phép chuyển giao dữ liệu bao gồm văn bản, đồ họa và thậm chí cả âm thanh, video tới ngƣời sử dụng. Ngƣời sử dụng chỉ cần trình duyệt xét Web để liên kết các máy chủ qua mạng IP nội bộ yêu cầu của ngƣời sử dụng đƣợc đáp ứng bằng cách nhấn chuột vào các chủ đề hoặc minh họa mẫu theo khuôn dạng HTML. Những trang dữ liệu theo yêu cầu sẽ đƣợc gọi xuống từ máy chủ nào đó theo giao thức HTTP rồi hiển thị lên máy cá nhân.
Trong phần tiếp theo sẽ ứng dụng mô hình Web Client/Server nhằm xây dựng website giám sát nghẽn mạch và ổn định điện áp TTĐ giao ngay.
4.5.2 Xây dựng WEB-CVM-PM
Trong TTĐ, các trang thông tin điện tử đƣợc xây dựng với chức năng hổ trợ cho việc vận hành TTĐ. Các trang thông tin điện tử bao gồm trang thông tin điện tử nội bộ và trang thông tin điện tử công cộng, với chức năng công bố thông tin vận hành HTĐ và TTĐ công khai đại chúng và trong nội bộ ngành điện. Trong đó, các trang thông tin điện tử nội bộ cung cấp nhiều thông tin quan trọng trong việc thực hiện các quy trình vận hành TTĐ (tiếp nhận bản chào giá, công bố các kết quả tính toán, lập kế hoạch và vận hành thị trƣờng, đo đếm, thanh toán…). Qua quá trình nghiên cứu nhận thấy cần phải thêm vào nhiều hơn nữa các chức năng cung cấp
thông tin về kỹ thuật (phân bố công suất, tổn thất, ổn định, nghẽn mạch...) của HTĐ gắn với thông tin của TTĐ trong các trang thông tin nội bộ. Về vấn đề bảo mật trong truy cập website, các mảng thông tin cần đƣợc phân quyền truy cập theo các chức năng của từng đơn vị trong TTĐ. Nếu làm đƣợc điều đó việc vận hành HTĐ và TTĐ sẽ trở nên an toàn và minh bạch hơn.
Cấu trúc thông tin của website giám sát nghẽn mạch và ổn định điện áp HTĐ trong hoạt động TTĐ giao ngay. Website này đƣợc đặt tên là WEB-CVM-PM (Website for Congestion and Voltage Monitoring in Power Market), cấu trúc thông tin đƣợc đề xuất nhƣ hình 4.5:
Hình 4.5: Cấu trúc thông tin của WEB-CVM-PM
Với việc vận hành HTĐ bằng hệ thống SCADA/EMS thì hệ thống CNTT trong TTĐ đƣợc nâng cấp và vận hành đồng bộ bằng mạng WAN nội bộ. Cấu trúc thông tin trong website đƣợc đề xuất với các Server máy chủ đặt tại các trung tâm điều độ và các máy Client đặt tại các đơn vị thành viên trong TTĐ. Các thông tin
Đánh giá dV/dQ on-line Bản chào giá từ các GenCo Tín hiệu từ các RTU/IED
Hệ thống chào giá Hệ thống SCADA
Cáp quang/viba/tải ba WAN WEB-CVM-PM . . . . . . . . . . . . Pg,Qg Pd,Qd,V dV/dQ Cg
Trung tâm dữ liệu
Đánh giá LUF on-line MVAij
LUF
MVAijmax
Thông tin ổn định điện áp Thông tin nghẽn mạch
đƣợc lấy từ hệ thống chào giá, hệ thống SCADA/EMS. Chỉ số độ nhạy dV/dQ đƣợc đánh giá thông qua mạng nơron (phƣơng pháp VSA-PM) để đánh giá ổn định điện áp HTĐ trong hoạt động TTĐ giao ngay (chƣơng 2). Hệ số mang tải của đƣờng dây - LUF để đánh giá nghẽn mạch HTĐ trong hoạt động TTĐ giao ngay (chƣơng 3). Trung tâm dữ liệu đƣợc dùng để lƣu và truy xuất các dữ liệu có liên quan. Website sẽ truy cập các dữ liệu có liên quan đến nghẽn mạch và ổn định điện áp bằng cách truy xuất dữ liệu từ trung tâm dữ liệu. Việc giao tiếp, hiển thị và công bố đƣợc thực hiện thông qua website.
Ngôn ngữ ASP.NET đƣợc sử dụng để thiết kế WEB-CVM-PM. Cấu trúc tổ chức của WEB-CVM-PM bao gồm 1 trang chủ Index và 6 trang chính: giới thiệu website, hƣớng dẫn sử dụng website, dữ liệu thu thập nghẽn mạch, đánh giá nghẽn mạch, dữ liệu thu thập ổn định điện áp, đánh giá ổn định điện áp. Cấu trúc tổ chức của WEB-CVM-PM nhƣ hình 4.6:
Hình 4.6: Cấu trúc tổ chức của WEB-CVM-PM
- Trang chủ: Đăng nhập theo các account đƣợc phân quyền truy cập theo các chức năng của từng đơn vị trong TTĐ. Nếu quá trình đăng nhập thành công trong trang chủ sẽ xuất hiện 6 trang chính là trang giới thiệu, trang hƣớng dẫn, trang dữ liệu thu thập nghẽn mạch, đánh giá nghẽn mạch, dữ liệu thu thập ổn định điện áp và trang đánh giá ổn định điện áp.
Index.htm HuongDan.htm DuLieuThuThapNghenMach.htm DanhGiaNghenMach.htm DuLieuThuThapOnDinhDienAp.htm GioiThieu.htm DanhGiaOnDinhDienAp.htm
- Trang giới thiệu: Đây là trang có chức năng giới thiệu chung tổng quan về cấu trúc và nhiệm vụ của website. Bên cạnh đó còn có chức năng cung cấp các thông tin có liên quan về HTĐ và TTĐ.
- Trang hƣớng dẫn: Có chức năng cung cấp các thông tin có liên quan trong việc hƣớng dẫn sử dụng website nhằm thống kê dữ liệu thu thập nghẽn mạch và đánh giá nghẽn mạch cũng nhƣ thống kê dữ liệu thu thập ổn định điện áp và đánh giá ổn định điện áp.
- Trang dữ liệu thu thập nghẽn mạch (hình 4.7): Có chức năng thu thập và hiển thị cơ sở dữ liệu quá khứ và hiện tại về thông tin công suất giới hạn trên các nhánh (MVATijmax) và thông tin công suất truyền tải trên các nhánh HTĐ (MVAijT) thông qua hệ thống SCADA.
Hình 4.7: Trang dữ liệu thu thập nghẽn mạch
- Trang đánh giá nghẽn mạch (hình 4.8): Đây là trang có những thông tin quan trọng nhƣ hiện thị hệ số mang tải của đƣờng dây - LUF nhằm giám sát nghẽn mạch HTĐ. Đồng thời các cảnh báo về các nhánh có khả năng bị quá tải trong HTĐ. Thông tin của việc đánh giá nghẽn mạch đƣợc hiển thị dƣới dạng bảng và cột nhằm giúp cho ngƣời sử dụng thuận tiện trong quá trình giám sát.
Hình 4.8: Trang đánh giá nghẽn mạch
- Trang dữ liệu thu thập ổn định điện áp (hình 4.9): Có chức năng thu thập và hiển thị cơ sở dữ liệu quá khứ và hiện tại về thông tin các bản chào giá (CgT) thông qua hệ thống chào giá và thông tin tại các nút HTĐ (PgT, QgT, PdT, QdT, VT) thông qua hệ thống SCADA.
- Trang đánh giá ổn định điện áp (hình 4.10): Đây là trang có những thông tin quan trọng nhƣ hiển thị giá trị độ nhạy dV/dQ nhằm giám sát ổn định điện áp với phƣơng pháp VSA-PM. Đồng thời các cảnh báo về các nút điện áp yếu sẽ đƣợc thiết lập. Thông tin của việc đánh giá ổn định điện áp đƣợc hiển thị dƣới dạng bảng và cột giúp cho ngƣời sử dụng thuận tiện trong quá trình giám sát.
Hình 4.10: Trang đánh giá ổn định điện áp
4.6. Đề xuất mô hình giám sát và điều khiển nghẽn mạch hệ thống điện trong hoạt động thị trƣờng điện giao ngay
Trong mục 3.3.2.2 đã trình bày phƣơng pháp đánh giá nghẽn mạch bằng hệ số mang tải của đƣờng dây - LUF. Hệ số này đƣợc xác định dễ dàng đối với HTĐ trong TTĐ giao ngay thông qua thông tin công suất truyền tải trên nhánh và dữ liệu công suất giới hạn của nhánh đó. Mặt khác, chƣơng 3 đã trình bày một phƣơng pháp lựa chọn vị trí lắp đặt TCSC để điều khiển nghẽn mạch trong TTĐ. Do đó, trong mục này sẽ đề xuất mô hình kết hợp giữa hai phƣơng pháp vừa nêu nhằm đánh giá và điều khiển nghẽn mạch HTĐ trong hoạt động TTĐ giao ngay. Mô hình này sẽ đƣợc đề xuất vận hành trên cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin nhƣ đã đề cập trong mục 4.4.3, với hệ thống SCADA/EMS giữ vai trò then chốt trong truyền tải thông tin.
Việc công bố và giám sát nghẽn mạch đƣợc thực hiện trên WEB-CVM-PM (mục 4.5.2).
Mô hình kết hợp giữa phƣơng pháp đánh giá nghẽn mạch dựa vào hệ số LUF và TCSC nhằm giám sát, đánh giá và điều khiển nghẽn mạch trong TTĐ giao ngay đƣợc đề xuất trong hình 4.11. Trong mô hình đề xuất này, các tín hiệu thông số công suất truyền tải trên các nhánh đƣợc gửi từ RTU và IED thông qua hệ thống SCADA/EMS của HTĐ, các thông số về công suất giới hạn trên các nhánh đƣợc lấy từ trung tâm dữ liệu của hệ thống nhƣ trình bày trong mục 4.5.2. WEB-CVM-PM thực hiện công bố và giám sát nghẽn mạch. Ngoài ra, TCSC với vị trí phù hợp đã đƣợc lựa chọn và khả năng điều chỉnh (đã đề cập trong chƣơng 3) sẽ đƣợc ứng dụng đề điều khiển nghẽn mạch của HTĐ nhằm nâng cao phúc lợi của TTĐ.
Hình 4.11: Mô hình giám sát và điều khiển nghẽn mạch HTĐ trong hoạt động TTĐ giao ngay
Tín hiệu từ các RTU/IED Cơ sở dữ liệu hệ thống WEB-CVM-PM công bố, giám sát Hệ thống điện Không nghẽn mạch Nghẽn mạch Đánh giá hệ số LUF on-line TCSC điều khiển nghẽn mạch Hệ thống SCADA/EMS MVAij MVAijmax
4.7. Đề xuất mô hình giám sát và điều khiển ổn định điện áp hệ thống điện trong hoạt động thị trƣờng điện giao ngay
Trong chƣơng 2 đã trình bày phƣơng pháp mới VSA-PM nhằm đánh giá ổn định điện áp bằng việc áp dụng mạng nơron MLP, qua nghiên cứu và phân tích có thể nhận thấy mạng nơron MLP rất có ƣu điểm trong các bài toán đánh giá nhanh on-line. Mặt khác, trong chƣơng 3 đã trình bày một phƣơng pháp lựa chọn vị trí lắp đặt SVC để điều chỉnh điện áp trong TTĐ. Do đó, trong chƣơng này sẽ đề xuất mô hình kết hợp giữa phƣơng pháp VSA-PM và SVC nhằm đánh giá và điều khiển điện áp trong TTĐ giao ngay. Mô hình này sẽ đƣợc đề xuất vận hành trên cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin nhƣ đã đề cập trong mục 4.4.3, với hệ thống chào giá và hệ thống SCADA/EMS giữ vai trò then chốt trong truyền tải thông tin. Việc công bố và giám sát ổn định điện áp đƣợc thực hiện trên WEB-CVM-PM (mục 4.5.2).
Mô hình kết hợp giữa phƣơng pháp VSA-PM, WEB-CVM-PM và SVC nhằm giám sát, đánh giá và điều khiển điện áp trong TTĐ giao ngay đƣợc đề xuất trong hình 4.12. Trong mô hình đề xuất này, các tín hiệu thông số tại các nút đƣợc gửi từ RTU và IED thông qua hệ thống SCADA/EMS của HTĐ, các bản chào của TTĐ ngày tới và giờ tới đƣợc gửi từ các GenCos thông qua hệ thống chào giá của TTĐ. Mạng nơron MLP đƣợc ứng dụng để thiết kế cho các chƣơng trình đánh giá ổn định điện áp on-line nhƣ đề xuất trong chƣơng 2. Trong huấn luyện off-line, cơ sở dữ liệu từ phần mềm tính toán và phân tích off-line (PowerWorld, PSSE…) sẽ tạo ra bộ cơ sở dữ liệu nhằm huấn luyện cho mạng nơron MLP. Sau khi huấn luyện off-line, mạng nơron MLP sẽ mang các tham số của mạng nhƣ trọng số và độ dốc chuẩn bị cho quá trình đánh giá on-line. Trong đánh giá on-line, phần mềm với mạng nơron MLP đƣợc sử dụng để đánh giá độ nhạy dV/dQ on-line qua đó đánh giá đƣợc ổn định điện áp trong TTĐ. WEB-CVM-PM thực hiện công bố và giám sát ổn định điện áp. Ngoài ra SVC với vị trí phù hợp đã đƣợc lựa chọn và khả năng điều chỉnh (đã đề cập trong chƣơng 3) sẽ đƣợc ứng dụng đề điều khiển điện áp của HTĐ nhằm nâng cao phúc lợi TTĐ.
Hình 4.12: Mô hình giám sát và điều khiển ổn định điện áp HTĐ trong hoạt động TTĐ giao ngay
4.8. Nhận xét và kết luận chƣơng 4
Hiện nay, cấu trúc cơ sở hạ tầng CNTT phục vụ vận hành và giám sát hoạt động của TTĐ đã và đang đƣợc nhiều quốc gia trên thế giới cũng nhƣ Việt Nam quan tâm phát triển. Có sở hạ tầng CNTT phục vụ vận hành và giám sát hoạt động của TTĐ đƣợc kết hợp từ hệ thống SCADA/EMS và hệ thống vận hành TTĐ.
Chƣơng 4 đã đề xuất và xây dựng website WEB-CVM-PM nhằm công bố, giám sát nghẽn mạch cũng nhƣ ổn định điện áp HTĐ trong hoạt động TTĐ giao ngay. Website này là công cụ trực quan nhằm giúp cho các thành viên trong TTĐ có thể nắm thêm đƣợc các thông tin có liên quan đến nghẽn mạch cũng nhƣ ổn định điện áp, dự báo trƣớc hoặc chuẩn bị các phƣơng án chủ động trong việc điều khiển các chế độ của HTĐ nhằm nâng cao hiệu quả vận hành TTĐ. Mặt khác, website
Tín hiệu từ các RTU/IED Cơ sở dữ liệu hệ thống WEB-CVM-PM công bố, giám sát Hệ thống điện Không ổn định Cơ sở dữ liệu MLP Huấn luyện mạng MLP off-line Tính toán dV/dQ off-line Bản chào giá từ các GenCos Hệ thống chào giá Hệ thống SCADA/EMS Ổn định
Huấn luyện off-line
Giám sát và điều chỉnh on-line
VSA-PM
đánh giá dV/dQ on-line
SVC
WEB-CVM-PM sẽ bổ sung thêm 1 công cụ cho cấu trúc cơ sở hạ tầng CNTT phục vụ vận hành và giám sát hoạt động của TTĐ.
Trong chƣơng này đã đề xuất 2 mô hình giám sát và điều khiển nghẽn mạch cũng nhƣ ổn định điện áp HTĐ trong hoạt động TTĐ giao ngay. Cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin đƣợc đề xuất từ các hệ thống thông tin có sẵn nhƣ hệ thống SCADA/EMS và hệ thống chào giá. Hai mô hình này đƣợc phát triển từ các kết quả nghiên cứu của chƣơng 2, chƣơng 3 và chƣơng 4.
Các kết quả nghiên cứu có liên quan trong chƣơng 4 đã đƣợc luận án công bố trong 2 công trình khoa học: [4. Journal ISSN 1859-1531], [9. IEEE Conf. ICIEA 2013].
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Cùng với sự đổi mới và phát triển nền kinh tế của các quốc gia trên thế giới thì mô hình TTĐ cạnh tranh đã thay đổi về sự kinh doanh của ngành điện. Sự thay đổi này dẫn tới nhiều thay đổi trong các vấn đề phân tích và điều khiển các chế độ HTĐ nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động của TTĐ. Vấn đề này mang tính thời sự và cấp bách, một mặt đảm bảo HTĐ vận hành an toàn, mặt khác đảm bảo TTĐ vận hành kinh tế. Trong đó, vấn đề nghiên cứu phân tích và điều khiển nghẽn mạch cũng nhƣ ổn định điện áp HTĐ nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động TTĐ là một trong những hƣớng cần tập trung nghiên cứu.
I. Những nội dung cơ bản của luận án
Trên cơ sở mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu vừa nêu, luận án đã hoàn thành những nội dung khoa học sau:
Luận án đã tổng kết các công trình nghiên cứu có liên quan đối với vấn đề nghẽn mạch và ổn định điện áp HTĐ trong hoạt động TTĐ nhƣ: vấn đề phân tích, đánh giá, điều khiển nghẽn mạch cũng nhƣ ổn định điện áp HTĐ trong hoạt động TTĐ giao ngay, vấn đề xây dựng chƣơng trình trao đổi thông tin nghẽn mạch và ổn định điện áp trên website TTĐ. Qua đó thấy đƣợc những vấn đề còn tồn tại nhằm đề xuất đối với vấn đề nghẽn mạch và ổn định điện áp HTĐ trong điều kiện TTĐ.
Luận án nghiên cứu hệ số mang tải của đƣờng dây - LUF để đƣa ra phƣơng pháp đánh giá và quản lý nghẽn mạch HTĐ trong hoạt động TTĐ giao ngay.
Luận án nghiên cứu chỉ số độ nhạy dV/dQ kết hợp với mạng nơron MLP để đề xuất một phƣơng pháp mới nhằm đánh giá ổn định điện áp HTĐ trong hoạt động TTĐ giao ngay. Phƣơng pháp mới này đƣợc đặt tên là VSA-PM. Điểm đáng chú ý trong phƣơng pháp mới này là mạng nơron MLP đƣợc bổ sung thêm 1 vectơ dữ liệu đầu vào có chứa thành phần liên quan đến các mức chào giá của các GenCo. Việc thử nghiệm, phân tích và so sánh giữa cấu trúc mạng trong phƣơng pháp VSA-PM