Đề tài Xây dựng và đánh giá mô hình quá độ điện từ trên hệ thống điện (Phần 1)

Nội dung text: Đề tài Xây dựng và đánh giá mô hình quá độ điện từ trên hệ thống điện (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP BỘ XÂY DỰNG VÀ ĐÁNH GIÁ MƠ HÌNH QUÁ ĐỘ ĐIỆN TỪ TRÊN HỆ THỐNG ĐIỆN MÃ SỐ: B2008 - 22 - 26 ChỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: Th.S NGUYỄN NHÂN BỔN S K C 0 0 2 8 8 3 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, THÁNG 07 NĂM 2010
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH +++ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆCẤP BỘ XÂY DỰNG VÀ ĐÁNH GIÁ MÔ HÌNH QUÁ ĐỘ ĐIỆN TỪ TRÊN HỆ THỐNG ĐIỆN MÃ SỐ: B2008 – 22 – 26 Chủ nhiệm đề tài: Thạc Sĩ NGUYỄN NHÂN BỔN TP. HỒ CHÍ MINH, Tháng 07/ 2010
3. Tĩm tắt đềtài TĨM TẮT KẾT QUẢNGHIÊN CỨU ĐỀTÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆCẤP BỘ Tên đềtài: Xây dựng và đánh giá mơ hình quá độđiện từtrên hệthống điện Mã số: B2008-22-26 Chủnhiệm đềtài: Th.S Nguyễn Nhân Bổn Tel.: 0903871443 Email:nnbon@hcmute.edu.vn Cơquan chủtrì đềtài: ĐHSưPhạm KỹThuật TPHCM Cơquan và cá nhân phối hợp thực hiện: Bộmơn Điện Cơng Nghiệp khoa Điện-Điện Tử trường ĐH SPKT TPHCM; Th.S Nguyễn Vinh Quan;Th.S Trần Quang Thọ;Th.S Nguyễn Ngọc Âu. Thời gian thực hiện: từtháng 05 năm 2008 đến tháng 05 năm 2010 1. Mục tiêu: Xây dựng giải thuật lai huấn luyện mạng neural trong việc phân tích, đánh giá quá trình quá độđiện từtrên hệthống điện kết hợp các kỹthuật tính tốn hiện đại như: lý thuyết tốn trong xửlý sốtín hiệu, lý thuyết xác suất, logic mờ. Nghiên cứu, phân tích, đánh giá, xây dựng mơ hình tốn học của quá trình quá độ điện từtrong hệthống điện trên nền kỹthuật wavelets và xửlý sốtín hiệu. Nhận dạng, phân loại các hiện tượng quá độđiện từ, các nguồn gây nhiễu loạn trong hệthống điện. 2. Nội dung chính: + Phương pháp mơ phỏng, sửdụng các cơng cụ MATLAB hoặc ATP-EMTP, trong việc khảo sát các quá trình quá độđiện từ(ngắn mạch, đĩng cắt trạm tụbù, đĩng khơng tải máy biến áp, gián đoạn điện, chập chờn điện áp, sĩng hài, tăng điện áp,giảm điện áp. + Xây dựng mơ hình tốn học hiện tượng quá độđiện từ. + Xây dựng mơ hình tốn dựa vào kỹthuật wavelets đánh giá quá trình quá độđiện từ. 3. Kết quảchính đạt được (khoa học, ứng dụng, đào tạo, kinh tế– xã hội, v.v ) Phần mềm ứng dụng hỗtrợcơng tác vận hành lưới điện khi phân tích sựcố, tính tốn quá độđĩng cắt đường dây, máy biến áp, tính tốn quá áp trên hệthống điện Phần mềm ứng dụng mơ phỏng quá trình quá độđiện từtrong hệthống điện (đĩng cắt, sựcốngắn mạch, ) Phần mềm ứng dụng huấn luyện, mơ phỏng giảlập sựcốcho điều độviên hệthống điện Phần mềm ứng dụng huấn luyện, mơ phỏng, nhận dạng nhiễu chất lượng điện năng Tài liệu tham khảo sinh viên, kỹsư, nhà nghiên cứu và ứng dụng trí tuệnhân tạo trong phân loại nhiễu chất lượng điện; kỹthuật wavelets, xửlý sốtín hiệu, thuật tốn wavelets giải trong hệthống điện. Tài liệu nghiên cứu cho sinh viên, học viên cao học vềtính tốn quá độđiện từtrong hệthống điện. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ B2008-22-26
4. Tĩm tắt đềtài SUMMARY Project Title: Alalysis and Assessment electromagnetic transient in power systems Code number: B2008-22-26 Coordinator: ME. Nguyen Nhan Bon Implementing Institution: Hochiminh city University of Technical Education Cooperating Institution(s): Division of Industrial Electricity of Faculty of Electrical & Electronics Engineering of Hochiminh city University of Technical Education ME. Nguyen Vinh Quan; ME. Tran Quang Tho ME.Nguyen Ngoc Au Duration: From May 2008 to May 2010 1. Objectives: Identification and classification power quality disturbances Bringing out a new algorithm for power quality problems Applying the wavelet-technique-based algorithm to assessment electromagnetic transients in electric power systems 2. Main contents: Using MATLAB, ATP-EMTP softwares to simulate power quality voltage disturbances such as capacitor switching, sag, swell, flicker, harmonics, Wavelet-fourier- based artificial intelligent technology in assessment and classification power quality disturbances 3. Results obtained: An application software help power system operation on fault analysis, transmission line switching, power transformer modeling, assessment overvoltages in power systems An application program for electromagnetic transient simulations to train power system operator. An application program for simulation, evaluation power quality disturbances. A reference document for students, engineers, researchers about artificial intelligent on power quality problem, wavelets technique, digital signal processing, wavelet mathematics for ordinary differential equation A document for researchers, graduate students on electromagnetic transient in power system Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ B2008-22-26
5. MỤCLỤC CHƯƠNG 0 : GIỚI THIỆU ĐỀTÀI . (trang 1 2) I. Đặt vấn đề II. Mục tiêu và nhiệm vụcủa đềtài III. Phạm vi nghiên cứu. IV. Điểm mới của đềtài V. Giá trịthực tiễn của đềtài VI. Bốcục của đềtài CHƯƠNG 1: CƠNG CỤ WAVELET ĐÁNH GIÁ QÚA ĐỘ ĐIỆNTỪ (NHIỄU CHẤTLƯỢNG ĐIỆN)KẾTHỢP CƠNG NGHỆTRÍ TUỆNHÂN TẠO ĐỂPHÂN LOẠI NHIỄU. (trang 3 52) I. Giới thiệu 1. Giới thiệu 2. Quá độđiện từ 3. Quá độđiện cơ 4. Qui tắc hình thang II. Khảo sát wavelet 1. Định nghĩa wavelet 2. Hệthống wavelet 3. Tính chất 4. Đặc tính làm wavelet hiệu quả 5. Khơng gian tín hiệu 6. Cơng thức đa phân giải 7. Phân loại biến đổi wavelet 8. Bộlọc và biến đổi wavelet III. Ứng dụng wavelet trong hệthống điện IV. Kỹthuật wavelet nhận dạng nhiễu chất lượng điện 1. Định nghĩa nhiễu chất lượng điện 2. Kỹthuật wavelet trong nhận dạng nhiễu 3. Tổng hợp vềnhận dạng nhiễu chất lượng điện năng 4 Kỹthuật s-transform trong nhận dạng nhiễu chất lượng điện năng
6. V. Các phương pháp phân loại nhiễu chất lượng điện năng 1. Phân loại bằng mạng neuron (PNN) 2. Kỹthuật mờ(Fuzzy logic) trong phân loại nhiễu chất lượng điện năng 3. Kỹthuật Nero-Fuzzy trong phân loại nhiễu chất lượng điện năng VI. So sánh kết quảvà đánh giá 1. Bảng so sánh độchính xác 2. Đánh giá 3. Thời gian tính tốn VII. Đánh giá các hàm wavelet, độchính xác VIII. Đềxuất Phương pháp nhận dạng CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN QUÁ ĐỘĐIỆNTỪTRONG HỆTHỐNG ĐIỆN (trang 53 82) I. Tổng quan các phương pháp giải bài tốn quá độ II. phương pháp tốn học và giải thuật đềnghị II. So sánh với các phương pháp cổđiển IV. Ứng dụng giải bài tốn hệthống điện (mạch phi tuyến, tuyến tính, tính tốn quá độmạch đĩng cắt tụbù, đường dây truyền tải, máy biến áp lực, hệthống điện IEEE 9 nút, 14 nút và 30 nút) V. Nhận xét và so sánh các trường hợp trên VI. Kết luận CHƯƠNG 3: ĐO ĐẠCSỐLIỆU THÍ NGHIỆM (trang 82-96 ) CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN (trang 97-98) PHỤLỤC & TÀI LIỆU THAM KHẢO
7. I. ĐẶT VẤN ĐỀ II. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA NGHIÊN CỨU III. PHẠM VI NGHIÊN CỨU. IV. ĐIỂM MỚI CỦA NGHIÊN CỨU V. GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA NGHIÊN CỨU VI. BỐ CỤC CỦA NGHIÊN CỨU
8. Chương 0: Giới thiệu đề tài I. Đặt vấn đề Quá độ điện từ trong lưới điện luơn là mối quan tâm sâu sắc các nhà khoa học, trên các tạp chí chuyên ngành điện IEEE, ScienceDirect, luơn cĩ các cơng trình cơng bố. Các quá độ điện từ luơn được quan tâm sâu sắc, ảnh hưởng đến chất lượng điện năng, thiết bị điện, cần cĩ nghiên cứu đầy đủ trong miền tần số. Ở Việt nam vấn đề này ngày càng được quan tâm trong bối cảnh việt nam gia nhập WTO và chuẩn bị hình thành thị trường điện ở Việt Nam cho thấy sự cần thiết một nghiên cứu về một số quá trình quá độ ảnh hưởng trực tiếp chất lượng điện năng cho khách hàng xét đến chất lượng điện áp và dạng sĩng hình sin là cơsở ban đầu để các cơng ty Điện lực xây dựng các chương trình tính tốn, mơ phỏng các hiện tượng liên quan, từ đĩ đánh giá mức độ ảnh hưởng đối với chất lượng điện được cung cấp, đề ra các biện pháp khắc phục khi chất lượng này ngồi phạm vi qui định. Cần cĩ nghiên cứu mới để mơ hình quá độ các phần tử trong miền tần số nhưmáy biến áp, máy cắt, Hiện nay vấn đề chất lượng điện năng cũng nhưquá áp, hưhỏng thiết bị luơn được các cơng ty điện lực quan tâm, trong bối cảnh việt nam gia nhập WTO và chuẩn bị hình thành thị trường điện ở Việt Nam cho thấy sự cần thiết một nghiên cứu về một số quá trình quá độ ảnh hưởng trực tiếp chất lượng điện năng cho khách hàng xét đến chất lượng điện áp và dạng sĩng hình sin là cơsở ban đầu để các cơng ty Điện lực xây dựng các chương trình tính tốn, mơ phỏng các hiện tượng liên quan, từ đĩ đánh giá mức độ ảnh hưởng đối với chất lượng điện được cung cấp, đề ra các biện pháp khắc phục khi chất lượng này ngồi phạm vi qui định. Các nghiên cứu chưa đưa ra giải pháp phân tích trong miền tần số đối với các phần tử lưới điện. Cần cĩ nghiên cứu mới để mơ hình quá độ các phần tử trong miền tần số nhưmáy biến áp, máy cắt, Nhưvậy, tập trung nghiên cứu hiện tượng quá độ trên lưới điện là hết sức cấp thiết và hữu ích, nghiên cứu phương pháp để phân tích, đánh giá hiện tượng quá độ điện từ (ngắn mạch, chập chờn, gián đoạn ) trên lưới điện, và mơ hình đúng đắn các phần tử trong lưới điện trong miền tần số. II. Mục tiêu và nhiệm vụ của nghiên cứu. + Xây dựng giải thuật lai huấn luyện mạng neural trong việc phân tích, đánh giá quá trình quá độ điện từ trên hệ thống điện kết hợp các kỹ thuật tính tốn hiện đại như: lý thuyết tốn trong xử lý số tín hiệu, lý thuyết xác suất, logic mờ. + Nghiên cứu, phân tích, đánh giá, xây dựng mơ hình tốn học của quá trình quá độ điện từ trong hệ thống điện trên nền kỹ thuật wavelets và xử lý số tín hiệu. + Nhận dạng, phân loại các hiện tượng quá độ điện từ, các nguồn gây nhiễu loạn trong hệ thống điện. III. Phạm vi nghiên cứu + Phương pháp mơ phỏng, sử dụng các cơng cụ MATLAB hoặc ATP-EMTP, trong việc khảo sát các quá trình quá độ điện từ (ngắn mạch, đĩng cắt trạm tụ Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ – B2008-22-26 Trang 1
9. Chương 0: Giới thiệu đề tài bù, đĩng khơng tải máy biến áp, gián đoạn điện, chập chờn điện áp, sĩng hài, tăng điện áp, giảm điện áp. + Xây dựng mơ hình tốn học hiện tượng quá độ điện từ. + Xây dựng mơ hình tốn dựa vào kỹ thuật wavelets đánh giá quá trình quá độ điện từ. IV. Điểm mới của nghiên cứu. - Sử dụng kỹ thuật wavelet kết hợp cơng nghệ trí tuệ nhân tạo trong nhận dạng nhiễu chất lượng điện - Ứng dụng giải thuật wavelet để giải hệ thống phương trình vi tích phân của hệ thống điện V. Giá trị thực tiễn của nghiên cứu - Gĩp phần bài tốn nhận dạng nhiễu chất lượng điện năng. Đưa ra so sánh, đánh giá ưu và nhược điểm của các phương pháp phân loại dùng trí tuệ nhân tạo. - Thuật tốn đề nghị giải trên hệ thống điện IEEE mẫu 9 nút, 14 nút, 30 nút. VI. Bố cục của nghiên cứu Đề tài được trình bày trong 4 chương Chương 0 : Giới thiệu nghiên cứu Chương I : Cơng cụwavelet đánh giá qúa độđiên từ(nhiễu chất lương điện ) kết hợp cơng nghệtrí tuệnhân tạo đểphân loại nhiễu Chương II : Giải thuật wavelets , ứng dụng trong hệ thống điện Chương III : Kết luận Phụ Lục Và Tài Liệu Tham Khảo. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ – B2008-22-26 Trang 2