Luận văn Tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN PHÚ CẦN TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN GIẢM CHI PHÍ VẬN HÀNH XÉT ĐẾN NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 S K C0 0 3 6 0 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2012
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN PHÚ CẦN TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN GIẢM CHI PHÍ VẬN HÀNH XÉT ĐẾN NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2012
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN PHÚ CẦN TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN GIẢM CHI PHÍ VẬN HÀNH XÉT ĐẾN NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 Hướng dẫn khoa học: TS. TRƯƠNG VIỆT ANH Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2012
4. Luận văn tốt nghiệp Lý lịch khoa học LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC. Họ và tên: Nguyễn Phú Cần Giới tính: Nam. Ngày, tháng, năm sinh: 21/07/1980. Nơi sinh: Cà Mau. Quê quán: Huyện Cái Nước – tỉnh Cà Mau. Dân tộc: Kinh. Địa chỉ liên lạc: Ấp Lý Ấn – Xã Hưng Mỹ - huyện Cái Nước – tỉnh Cà Mau. Điện thoại cơ quan: 0963.999.123 Điện thoại nhà riêng: 0780.3858.192. Fax: E-mail: nguyenphucan2004@yahoo.com. II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO. Đại học: Hệ đào tạo: chính quy Thời gian đào tạo từ: 1998 đến năm 2003. Nơi học (trường, thành phố): Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh. Ngành học: Điện – Điện tử. Tên luận văn tốt nghiệp: Thiết kế trạm 110/22 kV Hồng Dân. Thời gian & nơi bảo vệ luận văn tốt nghiệp: học kỳ 1 năm học 2002-2003 tại Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh. Người hướng dẫn: Ths.Nguyễn Thị Hồng Liên. III. QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC CHUYÊN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC. Thời gian Nơi cơng tác Cơng việc đảm nhiệm 03/2003- Đội Cao Áp Điện lực Cà Mau Cán bộ kỹ thuật 03/2004 03/2004- Phịng KH-KT-VT Điện lực Cà Mau Cán bộ kỹ thuật 06/2005 HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang i GVHD: TS.Trương Việt Anh
5. Luận văn tốt nghiệp Lý lịch khoa học 06/2005- Phịng Viễn Thơng và Cơng nghệ Cán bộ kỹ thuật, 06/2008 thơng tin phĩ phịng 06/2008- Điện lực Cái Nước Phĩ giám đốc kỹ thuật 02/2009 02/2009- Điện lực Cái Nước Giám đốc 03/2011 Phịng Vật Tư Cơng ty Điện lực Cà 03/2011 – nay Trưởng phịng Mau HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang ii GVHD: TS.Trương Việt Anh
6. Luận văn tốt nghiệp Lời cam đoan LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tơi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 09 năm 2012 Người cam đoan Nguyễn Phú Cần HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang iii GVHD: TS.Trương Việt Anh
7. Luận văn tốt nghiệp Lời cảm ơn LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin được bày tỏ lịng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất của em gửi đến Tiến Sĩ Trương Việt Anh, người Thầy đã tận tụy hướng dẫn em trong suốt quá trình nghiên cứu để hồn thành luận văn này. Chân thành cảm ơn quí thầy cơ Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM và Trường Đại Học Bách khoa TP.HCM đã giảng dạy em trong suốt hai năm học. Và cuối cùng, xin cảm ơn đến tất cả các đồng nghiệp, bạn bè và đặc biệt là người vợ yêu dấu đã giúp đỡ tơi về tinh thần, vật chất và cơng sức trong suốt quá trình học tập cũng như để hồn thành luận văn này. Xin trân trọng cảm ơn ! TP. Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 09 năm 2012 Nguyễn Phú Cần HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang iv GVHD: TS.Trương Việt Anh
8. Luận văn tốt nghiệp Tĩm tắt TĨM TẮT Luận văn này trình bày một giải thuật tái cấu hình lưới điện phân phối (LĐPP) nhằm giảm chi phí vận hành cĩ xét đến việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện bằng cách ngồi tổn hao năng lượng, chi phí vận hành, hàm mục tiêu cịn sử dụng thêm chỉ số điện năng ngừng điện (ANĐ), thời gian ngừng điện (TNĐ) thơng qua các chỉ số ANĐ và TNĐ của các khu vực phụ tải trong LĐPP. Các chỉ số này được thống kê từ số liệu nguyên nhân và thời gian khắc phục sự cố của các cơng ty điện. Thơng qua các kết quả khảo sát trên LĐPP từ đơn giản đến phức tạp và đặc biệt trên LĐPP của thành phố Cà Mau đều cho thấy sau khi tái cấu hình lưới (TCHL), thời gian ngừng cung cấp điện và điện năng ngừng cung cấp giảm đáng kể và từ đĩ nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng. Điều này cho thấy tính đúng đắn, hiệu quả của hàm mục tiêu và giải thuật. ABSTRACT This thesis presents an algorithm to re-configure the distribution grid to reduce operating costs, taking into account improving the reliability of power supply by external energy loss, operating costs, the objective functionuse more electrical power indicator stop, stop time power through indicators ANĐ and TNĐ of the load area in the distribution grid. These indicators are statistics from the raw data and time troubleshooting of power companies. Through the survey results on the distribution grid from simple to complex, and especially on the city's distribution grid Mau showed after network reconfiguration, time to stop the power supply and powerstop providing significantly reduced and thereby improve the reliability of power supply to customers. This shows the correctness and efficiency of the objective function and algorithm. HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang v GVHD: TS.Trương Việt Anh
9. Luận văn tốt nghiệp Mục lục MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan iii Lời cảm ơn iv Tĩm tắt v Mục lục vi Danh sách các chữ viết tắt x Danh sách các hình xi Danh sách các bảng xii Chương 1. Giới Thiệu Luận Văn 01 1.1. Đặt vấn đề 01 1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn 02 1.3. Phạm vi nghiên cứu 02 1.4. Phương pháp giải quyết bài tốn 03 1.5. Điểm mới của luận văn 03 1.6. Giá trị thực tiễn của luận văn 04 1.7. Bố cục của luận văn 05 Chương 2: Tổng quan về lưới điện phân phối 06 2.1. Đặc điểm của lưới điện phân phối 06 2.1.1 Ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của hệ thống điện 07 2.1.2. Cấu trúc lưới điện 08 2.2. Hiện trạng và đặc điểm của lưới điện phân phối ở Việt Nam 09 2.3. Các bài tốn tái cấu hình lưới điện ở gĩc độ vận hành 10 2.4. Độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải 11 2.5. Các nghiên cứu khoa học 12 2.5.1. Bài tốn xem xét tác động của mơi trường 12 HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang vi GVHD: TS.Trương Việt Anh
10. Luận văn tốt nghiệp Mục lục 2.5.1.1. Phương pháp cây sự cố - Grap tree 13 2.5.1.2. Mơ hình của Peng Wang và Roy Billinton 15 2.5.1.2. Mơ hình cải tiến của Karin Alvehag và Lennart Sưder 16 2.5.2. Bài tốn tái cấu hình lưới điện phân phối 18 2.5.2.1. Mơ hình tốn học lưới điện phân phối 18 2.5.2.2. Phương pháp Heuristic và tối ưu hĩa 20 2.5.2.3. Các giải thuật heuristic hiện đại 23 2.5.2.3.a. Thuật tốn di truyền - Genetic Algorithm (GA) 24 2.5.2.3.b. Phương pháp logic mờ - Fuzzy Logic 26 2.5.2.3.c. Mạng thần kinh nhân tạo - Artificial Neural Network (ANN) 27 2.5.2.3.d. Hệ chuyên gia 27 2.5.2.3.e. Phương pháp bầy đàn - Particle Swarm Method (PSM) 28 2.5.2.3.f. Phương pháp tìm kiếm TABU - Tabu Search Method (TS) 28 2.5.2.3.g. Phương pháp mơ phỏng luyện kim - (SA) 29 2.5.2.3.h. Phương pháp tối ưu Kiến - Ant Colony Optimization Method 30 2.5.2.3.k. Mơ phỏng cây tăng trưởng – PGSA 31 2.6. Hướng nghiên cứu của luận văn 31 Chương 3: Phương pháp tiếp cận 33 3.1. Đặt vấn đề 33 3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy 34 3.2.1. Các phần tử của hệ thống điện 34 3.2.2. Vị trí máy phát dự phịng 36 3.2.3. Sự biến đổi tải theo thời gian 36 3.2.4. Điều kiện mơi trường 37 3.3. Xây dựng mơ hình, mơ hình hĩa hệ thống phân phối 37 3.3.1. Mơ hình nguồn 37 3.3.2. Mơ hình tải 40 3.3.3. Mơ hình cường độ hỏng hĩc và thời gian sửa chữa 40 3.3.4. Mơ hình phân chia sơ đồ lưới điện 42 HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang vii GVHD: TS.Trương Việt Anh
11. Luận văn tốt nghiệp Mục lục 3.4. Các chỉ tiêu, phương pháp đánh giá độ tin cậy hệ thống cung cấp điện 45 3.4.1. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện 45 3.4.2. Các phương pháp tính tốn độ tin cậy cung cấp điện 49 3.5. Mơ hình tốn để TCHL giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao ĐTCCCĐ 51 3.5.1. Cực tiểu chi phí vận hành Closs 53 3.5.2. Cực tiểu chi phí bồi thường do ngừng điện gây ra 53 3.5.3. Cực tiểu chi phí chưa kiểm sốt Cdiff 56 3.5.4. Hàm đa mục tiêu 56 3.6. Xây dựng giải thuật tối ưu hai giai đoạn 58 Chương 4: Thực hiện tính tốn 61 4.1. LĐPP mạch vịng của Roy Billinton Test System 61 4.1.1. Mơ tả hệ thống 61 4.1.2. Thực hiện tính tốn cho hệ thống 62 4.1.3. Thực hiện tính tốn theo giải thuật 63 4.2. Mơ hình 5 khu vực để tính tốn giải thuật 64 4.2.1. Mơ tả hệ thống 64 4.2.2. Thiết lập các ma trận 66 4.2.3. Thực hiện tính tốn cho lưới điện hiện hữu 67 4.2.4. Thực hiện tính tốn theo giải thuật 67 4.3. Áp dụng tính tốn trên lưới điện Thành phố Cà Mau 69 4.3.1. Giới thiệu lưới điện thành phố Cà Mau 69 4.3.2. Một số số liệu các phát tuyến 71 4.3.2.1 Thơng tin các phát tuyến 71 4.3.2.2 Số liệu sự cố điển hình của Điện lực Thành phố Cà Mau 71 4.3.3 Kiểm tra giải thuật trên lưới điện Thành phố Cà Mau 73 4.4. Một số đề xuất cho lưới điện Thành Phố Cà Mau 74 4.5. Kết luận 80 Chương 5: Kết luận và đề xuất 81 5.1. Kết luận 81 HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang viii GVHD: TS.Trương Việt Anh
12. Luận văn tốt nghiệp Mục lục 5.2. Những hạn chế và hướng phát triển của đề tài 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 PHỤ LỤC LĐPP ROY BILLINTON TEST SYSTEM 88 PHỤ LỤC TÍNH PSS/ADEP LĐPP 5 KHU VỰC 89 PHỤ LỤC LĐPP TP CÀ MAU 90 PHỤ LỤC PHẦN MỀM TÍNH ANĐ, TNĐ KHU VỰC 91 HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang ix GVHD: TS.Trương Việt Anh
13. Luận văn tốt nghiệp Danh sách các chữ viết tắt DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT TCHLĐ: tái cấu hình lưới điện. ĐTCCCĐ: độ tin cậy cung cấp điện. LĐPP: lưới điện phân phối. λ: cường độ hỏng hĩc. r: thời gian sửa chữa. GA: thuật tốn di truyền. Fuzzy Logic: phương pháp logic mờ. ANN: phương pháp mạng thần kinh nhân tạo. PSO: phương pháp bầy đàn. TS: phương pháp bảng tìm kiếm. SA: phương pháp mơ phỏng luyện kim. PGSA: phương pháp mơ phỏng cây tăng trưởng. SAIDI: thời gian mất điện trung bình của lưới điện phân phối. SAIFI: số lần mất điện trung bình của lưới điện phân phối. CAIDI: thời gian trung bình của một lần mất điện. ASAI: độ sẵn sàng cung cấp điện. ENS: nâng lượng khơng thể cung cấp. MAIFI: số lần mất điện trung bình thống qua của lưới phân phối. TNĐ: thời gian ngừng điện của một khu vực do ảnh hưởng sự cố của các khu vực khác. ANĐ: Điện năng ngừng cung cấp của khu vực do ảnh hưởng sự cố của các khu vực khác. Ctotal: tổng chi phí cho việc tái cấu hình lưới điện. Closs: chi phí do tổn thất khi TCHLĐ. CENS: chi phí do năng lượng khơng cung cấp. Cdiff: chi phí chưa thể kiểm sốt. HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang x GVHD: Trương Việt Anh
14. Luận văn tốt nghiệp Danh sách các hình DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 2.1. Tổn thất điện năng của EVN 07 Hình 2.2a. Sơ đồ lưới điện hình tia 08 Hình 2.2b. Sơ đồ cung cấp điện mạch vịng vận hành hình tia 09 Hình 2.3. Biểu đồ tỷ trọng các cấp điện áp LĐTA khu vực miền Nam 09 Hình 2.4. Mơ hình quản lý khách hàng theo phần tử cấp điện 12 Hình 2.5. Mơ hình phân chia lưới phân phối 13 Hình 2.6. Hai trạng thái của thiết bị 15 Hình 2.7. Mơ hình theo giĩ và sét 17 Hình 2.8. Mơ hình của một hệ thống mờ 26 Hình 2.9. Sơ đồ chung của một PSO 28 Hình 2.10. Minh họa tìm kiếm bằng TS 29 Hình 3.1. Nguồn dự phịng trong lưới điện phân phối 33 Hình 3.2. Mơ hình xét độ tin cậy của hệ thống điện 34 Hình 3.3a. Đường cong Bathtub điển hình 35 Hình 3.3b. Đường cong Bathtub của 2 TB 35 Hình 3.4. Thống kê sự cố trong một năm 37 Hình 3.5. Đồ thị phụ tải ngày theo thời gian 38 Hình 3.6a. Sự cố thống qua năm 2010 & đầu năm 2011 của EVN SPC 40 Hình 3.6b. Sự cố vĩnh cửu năm 2010 & đầu năm 2011 của EVN SPC 40 Hình 3.7. Sơ đồ hệ thống cung cấp điện với phân miền khu vực 42 Hình 3.8. Sơ đồ tải cung cấp từ một nguồn 53 Hình 3.9. Sơ đồ hệ thống cung cấp điện hình tia 54 Hình 3.10. Minh họa chi phí bồi thường và lợi nhuận của ngành điện 58 Hình 3.11. Lưu đồ TCHL giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao ĐTCCĐ . 59 Hình 4.1. Lưới điện Roy Billinton Test System 62 Hình 4.2. Sơ đồ nối điện của 5 khu vực 65 Hình 4.3. Sơ phân chia khu vực lưới điện Thành phố Cà Mau 70 HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang xi GVHD: TS. Trương Việt Anh
15. Luận văn tốt nghiệp Danh sách các bảng DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1. Tỷ trọng các thành phần phụ tải năm 2011 của EVN 6 Bảng 2.2. Khối lượng LĐPP và tổng dung lượng trạm của EVN SPC 10 Bảng 2.3. Phạm vi ứng dụng của các bài tốn tái cấu hình lưới 11 Bảng 3.1. Chi phí thiệt hại của khách hàng ngừng cung cấp điện (k$/kW) 55 Bảng 3.2. Thống kê chi phí thiệt hại do gián đoạn cung cấp điện 56 Bảng 4.1. Số liệu đường dây cung cấp điện 61 Bảng 4.2. Các giá trị độ tin cậy của các nút tải 62 Bảng 4.3. Kết quả các bước thực hiện giải thuật 63 Bảng 4.4. Kết quả cho trước và sau khi TCHLĐ 64 Bảng 4.5. Số liệu chiều dài, khách hàng, thời gian sửa chữa 66 Bảng 4.6. Một số liệu của lưới điện trước khi TCHLĐ 67 Bảng 4.7. Tổng hợp các chỉ số sau khi tái cấu hình 69 Bảng 4.8. Số liệu cơ bản các phát tuyến cung cấp điện TP Cà Mau 71 Bảng 4.9. Thống kê theo loại sự cố 72 Bảng 4.10. Thống kê sự cố và thời gian khắc phục theo mùa 72 Bảng 4.11. Số liệu chiều dài, khách hàng, thời gian sửa chữa. 73 Bảng 4.12. Lợi nhuận tính tốn chuyển tải theo các số liệu thực tế 73 Bảng 4.13. Bảng tính TNĐ, ANĐ theo mùa mưa của 7 tháng đầu năm 2012 74 Bảng 4.14. Lợi nhuận do chuyển tải và giá tăng cho khách hàng 76 Bảng 4.15. Lợi nhuận do chuyển tải và giá tăng cho khách hàng 76 Bảng 4.16. Lợi nhuận do chuyển tải và giá tăng cho khách hàng 77 Bảng 4.17. Các thơng số sau khi tái cấu hình cĩ đầu tư 78 Bảng 4.18. Thiệt hại loại khách hàng theo thời gian 79 HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang xii GVHD: TS.Trương Việt Anh
16. Chương 1: Giới thiệu luận văn GVHD: TS.Trương Việt Anh CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU LUẬN VĂN 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay khi mà cuộc sống của người dân ngày càng tăng cao, các ngành cơng nghiệp, dịch vụ cũng như các ngành khác khơng ngừng phát triển mạnh mẽ, trong khi mục tiêu phát triển và tăng trưởng là nhiệm vụ hàng đầu của các chính phủ, thì nhu cầu tiêu thụ điện sẽ ngày càng lớn. Chính vì vậy, mục tục tiêu phát triển thêm các nguồn điện phục vụ cho nhu cầu xã hội thật sự là một vấn đề nhức nhối và hết sức khĩ khăn đối với hầu hết các quốc gia trên thế giới. Song song đĩ, chất lượng điện năng phân phối đến các hộ tiêu thụ ngày phải càng cải thiện, độ tin cậy ngày phải được nâng cao, cũng là những mục tiêu song hành của các quốc gia trong lĩnh vực năng lượng điện. Hiện tại, khi mà các nguồn nguyên nhiên liệu từ hĩa thạch đã dần cạn kiệt và gây ơ nhiễm mơi trường, các quốc gia đang tập trung nghiên cứu các loại năng lượng mới và các phương án tái cấu hình lưới điện phân phối. Xét ở gĩc độ dựa vào nền tảng cơ sở vật chất hay các kết cấu lưới điện hiện cĩ, thì phương án tái cấu hình lưới điện sẽ tốt hơn. Phương án tái cấu hình lưới hiện tại cĩ khá nhiều nghiên cứu đã được cơng bố, điểm khác nhau cơ bản của các giải thuật là xây dựng mơ hình tìm kiếm để cĩ được dịng cơng suất tối ưu trên các nhánh, chi phí là tối ưu, thời gian hội tụ, kết quả trả về, thời gian tính tốn, khả năng áp dụng thực tế và tính chính xác cĩ thể chấp nhận được của các kết quả nêu trên. Đối với hệ thống điện phân phối thì việc nghiên cứu để nâng cao độ tin cậy thật sự khơng phải là một vấn đề đơn giản, bởi lẽ do mức độ phân bố của lưới điện phân phối là rộng khắp và dày đặc do đĩ hệ thống điện phân phối sẽ phải đối mặt với hàng loạt mối nguy hiểm, đặc biệt phải kể đến là do tác động của điều kiện thời tiết khắc nghiệt với hai nguyên nhân chính là giĩ và sét. Chẳng những thế, sự tác động của các yếu tố thời tiết là rất khĩ kiểm sốt, chúng ta chỉ cĩ thể thống kê qua kết quả của nhiều để làm cơ sở phân tích. Do đĩ, việc cần phải xây dựng mơ hình tác HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang 1
17. Chương 1: Giới thiệu luận văn GVHD: TS.Trương Việt Anh động của điều kiện thời tiết để nhằm nâng cao độ tin cậy là điều hết sức cần thiết bởi lẽ nĩ sẽ cho chúng ta những quyết định quan trọng trong cải tạo, đầu tư và vận hành tốt nhất cho khách hàng như: giảm thời gian ngừng điện, điện năng khơng thể cung cấp, nâng cao cơng suất truyền tải,.v.v. Cho đến thời điểm hiện nay, đã cĩ một số nghiên cứu đã được cơng bố, các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc xem xét tác động của hai yếu tố chính là cường độ giĩ và cường độ sét, sau đĩ được kiểm chứng qua mơ phỏng và các khu vực cĩ điều kiện thời tiết khắc nghiệt. 1.2 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN Mục tiêu nghiên cứu là tìm ra giải thuật tái cấu hình lưới điện phân phối giảm chi phí vận hành cĩ xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, nhằm mục đích giảm thiểu thời gian ngừng điện, điện năng ngừng cung cấp, tối ưu hĩa dịng cơng suất, giảm tổn thất điện năng, và đặc biệt là tăng lợi ích kinh tế cho doanh nghiệp bao gồm doanh nghiệp bán điện (EVN), các doanh nghiệp sản xuất, dịch vụ, thương mại và nhân dân trên các tuyến đường dây đang cung cấp. Từ mục tiêu nghiên cứu như trên, nên nhiệm vụ của luận văn bao gồm các vấn đề sau: 1. Tìm phương pháp tốn học để giải cho phù hợp. 2. Xây dựng hàm mục tiêu đạt mục đích đặt ra 3. Kiểm chứng trên lưới điện mẫu, lưới điện thực tế nhằm đánh giá tính đúng đắn của ý tưởng đề xuất đồng thời so sánh với kết quả thực tế vận hành của lưới điện thực tế. 4. Đánh giá lại phương pháp thực hiện, đề xuất những hướng nghiên cứu nhằm phát triển tốt hơn vấn đề đang quan tâm. 5. Kiểm chứng những vấn đề đề xuất trên phần mềm PSS/ADEPT 5.16. 6. Lập trình phần mềm để tính tốn theo cho các khu vực khác nhau ( phần mềm sẽ áp dụng cho sơ đồ thực tế ). 1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU Nghiên cứu xoay quanh bài tốn tái cấu hình lưới trên lưới điện phân phối cĩ cấu hình mạch vịng nhưng vận hành hình tia và chịu tác động hỏng hĩc của điều HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang 2
18. Chương 1: Giới thiệu luận văn GVHD: TS.Trương Việt Anh kiện mơi trường chẳng hạn như các yếu tố cường độ giĩ, cường độ sét, các thiết bị, vị trí nguồn dự phịng .v.v., và sự thay đổi của các yếu tố này theo thời gian như tuần, tháng và các mùa. Bài tốn sẽ được nghiên cứu trong luận văn bao gồm các vấn đề: 1. Bài tốn tái cấu hình lưới điện giảm chi phí (BT1) vận hành dựa vào giải thuật kết nối, gien, luyện kim, giải thuật kiến .v.v. 2. Bài tốn 2: Kết hợp bài tốn kết hợp giảm chi phí vận hành (BT1) và bài tốn xét đến nâng cao độ tin cậy theo điều kiện thời tiết với các yếu tố được đặt ra là sự hỏng hĩc, thời gian sửa chữa của các khu vực cần được vào các cơng thức để xem xét và tính tốn. 1.4 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT BÀI TỐN Ở đây chúng ta sử dụng các phương pháp sau: 1. Sử các phương pháp tốn học hiện đại như giải thuật tìm kiếm, gien, quan hệ mờ đặc biệt là giải thuật hueristic kết nối để giải quyết bài tốn tái cấu hình lưới giảm tổn thất cơng suất tác dụng. 2. Sử dụng quan hệ mờ để xây dựng hàm mục tiêu lợi nhuận bằng cách tái cấu hình lưới nâng cao độ tin cậy, giảm thời gian mất điện để đạt được mục tiêu lợi nhuận. 3. Sử dụng phương pháp mơ hình hĩa để kiểm tra trên lưới điện thực tế của Thành Phố Cà Mau và một số lưới điện chuẩn. 1.5 ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN 1. Xây dựng được hàm mục tiêu lợi nhuận cho bài tốn tái cấu hình lưới điện phân phối tối ưu chi phí xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện thơng qua cực tiểu hàm chi phí thiệt hại của khách hàng do ngừng cung cấp điện và các hệ số ảnh hưởng theo thời gian đã được đưa vào xem xét. 2. Đề xuất và ứng dụng giải thuật heuristic kết nối để tìm ra cấu hình lưới điện phân phối tối ưu theo hàm mục tiêu đã xây dựng. HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang 3
19. Chương 1: Giới thiệu luận văn GVHD: TS.Trương Việt Anh 3. Kết hợp được những giá trị thực tế vận hành vào hàm mục tiêu, từ đĩ đánh giá được kết quả thực tế đang vận hành và so sánh được với cấu hình đề xuất. 4. Đưa các giá trị phụ thuộc vào thời gian khĩ kiểm sốt vào hàm mục tiêu xem xét, tức là biến các biến khơng thể kiểm sốt được thành những biến cĩ thể kiểm sốt được. 5. Đưa ra những phương pháp dự đốn nhằm đưa ra các phương án vận hành tối ưu cĩ thể cho những trường hợp khác nhau của lưới điện. 1.6 GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN 1. Xây dựng giải thuật tái cấu hình lưới điện phân phối tối ưu chí phí xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện được chứng minh bằng lý thuyết lẫn kết quả tính tốn cho thấy một lưới điện cĩ cấu hình đúng sẽ nâng cao được độ tin cậy cung cấp điện, giảm được chi phí vận hành hệ thống điện phân phối và dẫn đến giảm được giá thành điện năng cung cấp đến khách hàng sử dụng điện. 2. Gĩp phần vào các nghiên cứu liên quan đến các bài tốn tái cấu hình lưới điện phân phối. 3. Làm tài liệu tham khảo cho cơng tác nghiên cứu và vận hành lưới điện phân phối. 4. Gĩp phần là cơ sở để các Cơng ty điện lực xem xét kết hợp với phương án điều độ tuần do trung tâm điều độ quốc gia ban hành, nhằm chọn ra phương án vận hành tối ưu cho Cơng ty của mình. 5. Là tiêu chí quan trọng trong việc xem xét các phương án cải tạo ( sửa chữa lớn ), kết lưới, đầu tư xây dựng nhằm đạt được mục tiêu điều hành trong đầu tư của các Cơng ty điện lực. 6. Ra quyết định xử lý trong những tình huống bình thường và đột xuất như các điều độ viên, luơn đảm bảo các quy định nghiêm ngặt trong cơng tác điều độ của ngành điện quy định. HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang 4
20. Chương 1: Giới thiệu luận văn GVHD: TS.Trương Việt Anh 7. Tạo những tình huống giả định để nhằm nâng cao cho các điều độ viên cĩ kinh nghiệm và gĩp phần đào tạo các điều độ viên mới. 8. Tra cứu, tìm kiếm, truy xuất các quả theo yêu cầu nghiệp vụ một cách nhanh chĩng. 1.7 BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN Luận văn được thực hiện bao gồm các chương sau: Chương 1: Giới thiệu về luận văn. Chương 2: Tổng quan về lưới điện trung áp, vấn đề sẽ nghiên cứu trong luận văn. Chương 3: Phương pháp tiếp cận. Chương 4: Thực hiện tính tốn. Chương 5: Kết luận và đề xuất. Phụ lục và tài liệu tham khảo. HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang 5
21. Chương 2: Tổng quan về LĐTA GVHD: TS.Trương Việt Anh CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 2.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI Lưới điện phân phối (LĐPP) là lưới điện chuyển tải điện năng trực tiếp từ các trạm biến thế trung gian ( thường là các trạm: 110/22 kV, 110/35/22 kV, 35/22 kV) đến khách hàng. Đường dây truyền tải thường được vận hành mạch vịng hay mạch tia, cịn các đường dây phân phối luơn được vận hành hở trong mọi trường hợp. Nhờ cấu hình vận hành hở mà hệ thống relay bảo vệ chỉ cần sử dụng loại relay quá dịng. Để tái cung cấp điện cho khách hàng sau sự cố, hầu hết các tuyến dây đều cĩ các mạch vịng liên kết với các đường dây kế cận được cấp điện từ một trạm biến áp trung gian khác hay từ chính trạm biến áp cĩ đường dây bị sự cố. Việc khơi phục lưới được thực hiện thơng qua các thao tác đĩng/cắt các cặp khố điện nằm trên các mạch vịng, do đĩ trên lưới phân phối cĩ rất nhiều khố điện. Một đường phân phối theo [2] cĩ hai loại phụ tải là phụ tải dân dụng (là phụ tải điện thuộc thành phần phụ tải Sinh hoạt dân dụng ) và phụ tải phi dân dụng ( là phụ tải điện thuộc các thành phần phụ tải Cơng nghiệp-Xây dựng, Thương nghiệp- Khách sạn-Nhà hàng, Nơng-Lâm-Thủy sản và Các hoạt động khác), các phụ tải này được phân bố khơng đồng đều giữa các đường dây. Mỗi loại tải lại cĩ thời điểm đỉnh tải khác nhau và luơn thay đổi trong ngày, trong tuần, trong tháng và trong từng mùa. Vì vậy, trên các đường dây đồ thị phụ tải khơng bằng phẳng và luơn cĩ sự chênh lệch cơng suất tiêu thụ. Điều này gây ra quá tải đường dây, ảnh hưởng tuổi thọ thiết bị và làm tăng tổn thất trên lưới điện trung áp. Bảng 2.1.Tỷ trọng các thành phần phụ tải năm 2011 của EVN [8] Cơng Thương nghiệp, Nhà Quản lý, Hoạt động Nơng, lâm nghiệp, Xây hàng, Khách sạn tiêu dùng khác nghiệp, thủy sản dựng 52,67 % 4,61 % 37,78 % 3,28 % 1,12 % HVTH: Nguyễn Phú Cần Trang 6
22. S K L 0 0 2 1 5 4