Luận văn Xác định điểm đo trong lưới điện phân phối để đánh giá trạng thái vận hành (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Xác định điểm đo trong lưới điện phân phối để đánh giá trạng thái vận hành (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 TRƯỜNG DUY XÁC ĐỊNH ĐIỂM ĐO TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐỂ ĐÁNH GIÁ TRẠNG THÁI VẬN HÀNH NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 S KC 0 0 0 4 5 7 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2005
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ XÁC ĐỊNH ĐIỂM ĐO TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐỂ ĐÁNH GIÁ TRẠNG THÁI VẬN HÀNH CHUYÊN NGÀNH : THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN MÃ SỐ NGÀNH : 60 52 50 HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: NGUYỄN TRƯỜNG DUY NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS. TRƯƠNG VIỆT ANH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, THÁNG 08 NĂM 2005
3. CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Trương Việt Anh Cán bộ chấm nhận xét 1: Cán bộ chấm nhận xét 2: Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT, ngày tháng năm 2005 ii
4. LỜI CÁM ƠN Luận văn này được thực hiện tại Bộ môn Điện Tử Công Nghiệp – Khoa Điện Tử – Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Em xin chân thành cảm ơn TS. TRƯƠNG VIỆT ANH Người thầy luôn mẫu mực, tận tụy yêu nghề với tất cả niềm say mê Người thầy đã đề ra phương hướng, hết lòng chỉ bảo, hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức chuyên môn cùng kinh nghiệm nghiên cứu trong suốt thời gian em học tập, làm việc và thực hiện luận văn này. Với tất cả lòng kính yêu của em iv
5. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Điện – Điện Tử Phòng Quản lý sau Đại Học Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Đã luôn động viên và tạo những điều kiện tốt nhất về vật chất và tinh thần để chúng tôi có thể hoàn tất luận văn này. Với tất cả tấm lòng. Xin chân thành cảm ơn Các Thầy Cô trong Khoa Điện và Điện Tử Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Các bạn bè đồng nghiệp Những người luôn giành những tình cảm sâu sắc nhất,luôn động viên,khuyến khích tôi vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Thành phố Hồ Chí Minh,ngày 28 tháng 8 năm 2005 Nguyễn Trường Duy v
6. TÓM TẮT Phương pháp đặt máy đo trong hệ thống phân phối nhằm mục đích xác định số lượng máy đo và vị trí đặt máy đo sao cho ước lượng trạng thái hệ thống có sai số nhỏ nhất. Phương pháp đưa ra nhằm để đánh giá trạng thái của tất cả các nhánh đường dây trong hệ thống dựa trên số liệu thu nhận được từ một số lượng rất ít các máy đo. Các số liệu lấy được từ những máy đo này kết hợp với một số thông số khác có thể sử dụng trong đánh giá trạng thái của hệ thống phân phối, cung cấp dữ liệu cần thiết cho việc theo dõi và điều khiển hệ thống phân phối theo thời gian thực, dự báo phụ tải và xây dựng mô hình lưới điện trong tương lai. Giải thuật được xây dựng trên cở sở phương pháp heuristic để tìm vị trí đặt máy đo tối ưu. Ước lượng trạng thái đóng vai trò quan trọng trong phương pháp này bởi vì nó quyết định sai số của phương pháp. Phương pháp này có thể sử dụng để xây dựng hệ thống máy đo cho những hệ thống phân phối mới, kiểm tra sai số ước lượng trạng thái cho hệ thống máy đo và bổ sung máy đo vào hệ thống. Tuy nhiên khi xét đến mặt chi phí thì số lượng máy đo được đặt hoặc bổ sung vào hệ thống phải ít nhất và đảm bảo sai số ước lượng trạng thái trong phạm vi cho phép. Giải thuật đưa ra được thử nghiệm đặt máy đo trên các đường dây hình tia không rẽ nhánh, đường dây hình tia có rẽ nhánh và ứng dụng kiểm tra sai số ước lượng dòng công suất nhánh và bổ sung máy đo cho phát tuyến Trường Đua – Lữ Gia của trạm Trường Đua của lưới điện Phú Thọ. vi
7. MỤC LỤC Trang Trang tựa đề i Trang nhận xét ii Quyết định giao đề tài iii Lời cám ơn iv Tóm tắt nội dung vi Mục lục vii Liệt kê các bảng ix Liệt kê các hình x PHẦN A. GIỚI THIỆU LUẬN VĂN I. Đặt vấn đề 1 II. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn 2 III. Phạm vi nghiên cứu 2 IV. Phương pháp nghiên cứu 3 V. Điểm mới của luận văn 3 VI. Giá trị thực tiễn của luận văn 3 VII. Các thuật ngữ 4 VIII. Bố cục của luận văn 4 PHẦN B. NỘI DUNG CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐIỂM ĐO VÀ PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN CỦA LUẬN VĂN I. Đặc điểm của hệ thống phân phối 6 II. Thực trạng hệ thống điện phân phối hiện nay của Việt Nam 7 III. Vấn đề ước lượng trạng thái 7 IV. Các phương pháp xác định điểm đo trong hệ thống 8 1. Phương pháp xác định điểm đo để ước lượng trạng thái hệ thống 9 2. Đặt máy đo để theo dõi đường dây phân phối trong thời gian thực .14 vii
8. 3. Đặt máy đo bằng phương pháp heuristic cho dự báo tải 23 V. Phương pháp tiếp cận của luận văn 27 CHƯƠNG 2. GIẢI THUẬT XÁC ĐỊNH ĐIỂM ĐO I. Mô tả bài toán 30 1. Ảnh hưởng của điểm đo đến độ chính xác của hệ thống đo lường 31 2. Ảnh hưởng của số lượng máy đo lên phương pháp ước lượng dòng công suất nhánh 32 II. Xây dựng phương pháp ước lượng dòng công suất nhánh 32 III. Vị trí đặt máy đo 34 IV. Ví dụ thử nghiệm 36 1. Kết quả thử nghiệm trên đường dây phân phối không rẽ nhánh 36 2. Kết quả thử nghiệm trên đường dây phân phối có rẽ nhánh 44 V. Kết luận 47 CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÚ THỌ I. Chương trình máy tính 50 II. Mô tả đường dây Trường Đua – Lữ Gia của lưới điện Phú Thọ 52 III. Kết quả 55 IV. Đánh giá kết quả 61 PHẦN C. KẾT LUẬN I. Về mặt lý thuyết 63 II. Về mặt thực tiễn 63 III. Hướng phát triển tương lai 63 Tài liệu tham khảo Phụ lục viii
9. LIỆT KÊ CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Những thiết bị đặt dưới SCADA 17 Bảng 2.1 Giá trị của các tải theo đồ thị phụ tải 37 Bảng 2.2 Một số giá trị của các mẫu tải thực 38 th th Bảng 2.3 Các giá trị dòng công suất nhánh Pni , Q ni 38 Bảng 2.4 Công suất nhánh thực 39 Bảng 2.5 Công suất nhánh ước lượng 39 Bảng 2.6 Sai số ước lượng dòng công suất nhánh 39 Bảng 2.7 Sai số ước lượng trung bình 40 Bảng 2.8 Các giá trị dòng công suất nhánh ước lượng 40 Bảng 2.9 Sai số ước lượng dòng công suất nhánh 40 Bảng 2.10 Sai số ước lượng trung bình khi máy đo đặt trên nhánh 1 và 4 40 Bảng 2.11 Sai số ước lượng trung bình khi máy đo đặt trên nhánh 1 và 5 40 Bảng 2.12 Sai số ước lượng dòng công suất nhánh 41 Bảng 2.13 Sai số ước lượng trung bình của từng nhánh 41 Bảng 2.14 Sai số ước lượng dòng công suất nhánh 42 Bảng 2.15 Sai số ước lượng trung bình của từng nhánh 42 Bảng 2.16 Sai số ước lượng dòng công suất nhánh 43 Bảng 2.17 Sai số ước lượng trung bình của từng nhánh 43 Bảng 2.18 Các giá trị đồ thị phụ tải công suất tác dụng 45 Bảng 2.19 Các giá trị đồ thị phụ tải công suất phản kháng 46 Bảng 2.20 Sai số ước lượng trung bình của các dòng công suất nhánh 46 Bảng 3.1 Công suất trung bình và công suất máy biến áp tại các nút tải 52 Bảng 3.2 Kết quả sai số ước lượng dòng công suất nhánh 55 Bảng 3.3 Sai số ước lượng lớn nhất của các nhánh 59 Bảng 3.4 Sai số ước lượng lớn nhất của các nhánh khi đặt thêm máy đo trên nhánh 50 59 Bảng 3.5 Sai số ước lượng lớn nhất của các nhánh khi đặt thêm máy đo trên nhánh 50 60 ix
10. LIỆT KÊ CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Vùng SW và vùng máy đo 19 Hình 1.2 Lưu đồ giải thuật đặt máy đo bằng heuristic 26 Hình 2.1 Đồ thị phụ tải loại chiếu sáng sinh hoạt 30 Hình 2.2 Đồ thị phụ tải loại công nghiệp 30 Hình 2.3 Đồ thị phụ tải loại dịch vụ 31 Hình 2.4 Vùng máy đo trên đường dây phân phối hình tia 32 Hình 2.5 Đường dây phân phối hình tia 33 Hình 2.6 Lưu đồ giải thuật 35 Hình 2.7 Đường dây thử nghiệm 1 36 Hình 2.8 Biểu diễn sai số ước lượng phần trăm theo dòng công suất nhánh 44 Hình 2.9 Đường dây thử nghiệm 2 44 Hình 2.10 Biểu diễn sai số theo dòng công suất nhánh với các vị trí máy đo 47 Hình 3.1 Giao diện chương trình xác định điểm đặt máy đo 50 Hình 3.2 Sơ đồ đơn tuyến của tuyến Trường Đua – Lữ Gia 54 x
11. PHẦN A GIỚI THIỆU LUẬN VĂN I. ĐẶT VẤN ĐỀ II. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN III. PHẠM VI NGHIÊN CỨU IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU V. ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN VI. GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN VII. CÁC THUẬT NGỮ VIII. BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN
12. Phần A: Giới thiệu luận văn I. Đặt vấn đề Để đáp ứng yêu cầu phát triển của công nghiệp, xu hướng hiện nay trên các quốc gia là dần dần tiến đến thị trường điện. Chỉ có thị trường điện mới làm thay đổi cách vận hành của lưới truyền tải và phân phối. Do sự gia tăng số giao dịch năng lượng trên thị trường tạo nên những dòng công suất qua hệ thống khó có thể dự kiến trước được. Để theo dõi những dòng công suất này chính xác và tin cậy đòi hỏi hệ thống đo lường phải đủ mạnh. Hơn thế nữa không giống như những hệ thống trước đây, hệ thống điện hiện đại được trang bị những bộ điều khiển dòng công suất (UPFC). Việc theo dõi những thiết bị này và những thông số của chúng cũng trở nên quan trọng. Để theo dõi hệ thống và các thiết bị trên hệ thống chặt chẽ hơn những công ty điện lắp đặt thêm những hệ thống quản lý năng lượng (EMS1). Mục đích của EMS là theo dõi điều khiển và tối ưu hóa việc phát và truyền tải với sự tiến bộ của kỹ thuật máy tính. Ước lượng trạng thái là một trong những công việc cần thiết của EMS. Những kết quả của ước lượng trạng thái cung cấp cơ sở dữ liệu thời gian thực cho những ứng dụng tiến bộ khác như là phân tích an ninh, kinh tế, tối ưu hóa dòng công suất, . Người ước lượng trạng thái xử lý những bộ phép đo trong thời gian thực để giải quyết cho việc đánh giá tốt nhất trạng thái của hệ thống tại thời điểm hiện tại. Độ chính xác của ước lượng trạng thái tùy thuộc vào chất lượng của dữ liệu cũng như cấu hình của bộ máy đo. Chất lượng của dữ liệu có thể được cải thiện bằng cách sử dụng những thiết bị máy đo và hệ thống truyền thông tin chất lượng cao. Mặt khác, cấu hình bộ máy đo cần thiết phải được thiết kế tốt để đảm bảo độ chính xác cho ước lượng trạng thái. Những vị trí và loại phép đo sẽ làm thay đổi sự ước lượng trạng thái của toàn bộ hệ thống. Nhưng thường thì cấu hình máy đo sẳn có hầu hết không được thiết kế tốt. Vì thế phương pháp xác định vị trí của những phép đo thêm vào dựa trên một số tiêu chuẩn sẽ giúp ích hơn trong việc vận hành tối ưu hệ thống. 1 EMS: Energy Management System Học viên: Nguyễn Trường Duy Trang 1
13. Phần A: Giới thiệu luận văn Hệ thống điện phân phối là một hệ thống rất lớn và một thao tác bất kỳ nào tác động đến hệ thống nhằm cải thiện chất lượng điện cung cấp của hệ thống đều phải dựa vào những thông số thực. Để giám sát tốt hệ thống theo thời gian thực thì cần phải đặt một số lượng máy đo thích hợp để lấy các thông số thực của hệ thống. Nhưng do số lượng máy đo có giới hạn nên các thông số thực từ những máy đo không đánh giá chính xác được trạng thái của hệ thống. Ước lượng trạng thái là công cụ giúp đánh giá gần đúng trạng thái hệ thống. Để có ước lượng trạng thái chính xác nhất cần phải đặt máy đo tại những vị trí thích hợp nhất. Vì nếu đặt thiết bị đo nhiều thì chi phí sẽ rất cao nhưng nếu đặt ít thiết bị đo kết hợp với ước lượng trạng thái mang lại hiệu quả hơn. Vấn đề xác định điểm đo trong hệ thống không những có ý nghĩa đối với việc giải quyết về mặt kỹ thuật trong vận hành hệ thống mà còn giảm chi phí cho những máy đo giám sát hệ thống. II. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn Mục tiêu của luận văn là tìm ra giải thuật xác định điểm đặt máy đo trong hệ thống điện phân phối sao cho sai số ước lượng trạng thái của hệ thống nhỏ nhất với số lượng máy đo cho trước để giảm chi phí cho hệ thống máy đo giám sát hệ thống. Các nhiệm vụ cụ thể như sau: 1. Xây dựng giải thuật mới xác định điểm đặt máy đo cũng như xác định sơ đồ máy đo cho hệ thống mới với sai số ước lượng trạng thái trong phạm vi cho phép. 2. Ước lượng trạng thái hệ thống với các số liệu từ những máy đo có sẳn. 3. Bổ sung máy đo cho hệ thống máy đo có sẳn để giảm sai số ước lượng trạng thái cho hệ thống và ứng dụng thực tế. III. Phạm vi nghiên cứu Vấn đề đánh giá trạng thái là một vấn đề lớn cần có nhiều thời gian để nghiên cứu. Để đánh giá tốt trạng thái của hệ thống thì tất yếu phải lắp đặt một số thiết bị đo vào hệ thống. Vậy vị trí đặt những thiết bị đo này được xác định như thế nào. Phạm vi nghiên cứu trong luận văn là: Học viên: Nguyễn Trường Duy Trang 2
14. Phần A: Giới thiệu luận văn 1. Bài toán ước lượng dòng công suất nhánh 2. Bài toán xác định điểm đặt máy đo bằng heuristic để giảm sai số ước lượng dòng công suất nhánh trong hệ thống điện phân phối hình tia. IV. Phương pháp nghiên cứu 1. Sử dụng phương pháp mô hình hóa lưới điện để tạo bộ dữ liệu dòng công suất nhánh có thể xảy ra trong thực tế. 2. Sử dụng phương pháp phân tích dòng công suất để tìm công suất trên các nhánh. 3. Sử dụng phương pháp tìm kiếm heuristic để tìm vị trí đặt máy đo và ước lượng dòng công suất trên các nhánh V. Điểm mới của luận văn 1. Bài toán xác định vị trí đặt máy đo được xét trong một khoảng thời gian theo đồ thị phụ tải ngày. 2. Phương pháp xác điểm đặt máy đo mới dựa trên cơ sở phương pháp heuristic có xét đến ảnh hưởng của các máy đo lên nhau. 3. Phương pháp này có thể sử dụng để thiết lập sơ đồ máy đo cho hệ thống mới và cũng có thể sử dụng để kiểm tra sai số ước lượng dòng công suất nhánh và bổ sung vị trí đặt máy đo mới. VI. Giá trị thực tiễn của luận văn 1. Xác định vị trí đặt máy đo trong hệ thống điện phân phối bằng heuristic để giảm sai số ước lượng trạng thái đưa ra trong luận văn là một phương pháp mới, đóng vai trò là nền tảng trong vận hành hệ thống phân phối. 2. Giải thuật tìm vị trí đặt máy đo bằng heuristic có ưu điểm là tính toán đơn giản và tìm được vị trí tối ưu để đặt máy đo cho nên số lượng máy đo là tối thiểu. 3. Vị trí đặt máy đo thích hợp không chỉ làm giảm chi phí cho hệ thống máy đo giám sát hệ thống mà còn giúp cho người vận hành đánh giá chính xác Học viên: Nguyễn Trường Duy Trang 3
15. Phần A: Giới thiệu luận văn hơn trạng thái của hệ thống để có những quyết định thích hợp trong vận hành. VII. Các thuật ngữ Š Ước lượng dòng công suất nhánh: xác định dòng công suất trên nhánh dựa vào phương pháp dự đoán gần đúng Š Ước lượng trạng thái: xác định trạng thái vận hành của hệ thống thông qua những thông số dự báo của hệ thống Š Sai số ước lượng: là độ sai lệch của giá trị xác định được bằng dự đoán so với giá trị thực tế VIII. Bố cục của luận văn Luận văn được trình bày theo các phần sau: Phần A: Giới thiệu luận văn Phần B: Nội dung Chương 1: Tổng quan về các phương pháp xác định điểm đo và phương pháp tiếp cận của luận văn Chương 2: Giải thuật đặt máy đo Chương 3: Ứng dụng trên lưới điện Phú Thọ Phần C: Kết luận Tài liệu tham khảo và phụ lục Học viên: Nguyễn Trường Duy Trang 4
16. PHẦN B NỘI DUNG
17. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐIỂM ĐO VÀ PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN CỦA LUẬN VĂN I. ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI II. THỰC TRẠNG HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI HIỆN NAY CỦA VIỆT NAM III. VẤN ĐỀ ƯỚC LƯỢNG TRẠNG THÁI IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐIỂM ĐO TRONG HỆ THỐNG V. PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN CỦA LUẬN VĂN
18. Chương 1: Tổng quan về các phương pháp xác định điểm đo và phương pháp tiếp cận I. Đặc điểm của hệ thống điện phân phối Hệ thống điện phân phối là hệ thống chuyển tải điện năng trực tiếp từ các trạm biến áp trung gian đến khách hàng. Đường dây truyền tải thường được vận hành mạch vòng hay mạch hình tia, còn các đường dây phân phối luôn được vận hành hình tia trong mọi trường hợp. Nhờ cấu trúc vận hành hình tia mà số liệu đo đạc để theo dõi hệ thống có thể lấy từ nút gốc và trên thực tế số liệu đo này thường cũng chỉ đo ở các phát tuyến. Khi hệ thống xảy ra sự cố quá tải hay ngắn mạch tại một vị trí nào đó thì khó có thể xác định được. Để tái cung cấp điện cho khách hàng sau sự cố, hầu hết các tuyến dây đều có các mạch vòng 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 có đường dây bị sự cố. Việc khôi phục lưới được thực hiện thông qua các thao tác đóng/cắt các cặp khóa điện nằm trên các mạch vòng, do đó trên lưới phân phối có rất nhiều khóa điện. Để chống quá tải đường dây và giảm tổn thất, các điều độ viên sẽ theo dõi trạng thái hệ thống để thay đổi cấu trúc lưới điện vận hành bằng các thao tác đóng/cắt các cặp khóa điện hiện có trên lưới. Bên cạnh đó, trong quá trình phát triển, phụ tải liên tục thay đổi, vì vậy xuất hiện nhiều mục tiêu vận hành lưới điện phân phối để phù hợp với tình hình cụ thể. Tuy nhiên, các điều kiện vận hành lưới phân phối luôn phải thỏa mãn các điều kiện: - Cấu trúc vận hành hở - Tất cả các phụ tải đều được cung cấp điện, sụt áp trong phạm vi cho phép - Các hệ thống bảo vệ relay phải thay đổi phù hợp - Đường dây, máy biến áp và các thiết bị khác không bị quá tải Một đường dây phân phối luôn có nhiều loại phụ tải khác nhau (ánh sáng sinh hoạt, thương mại dịch vụ, công nghiệp, ) và các phụ tải này được phân bố không đồng đều giữa các đường dây. Mỗi loại tải lại có thời điểm đỉnh tải khác nhau và luôn thay đổi trong ngày, trong tuần và trong từng mùa. Vì vậy, trên các đường Học viên: Nguyễn Trường Duy Trang 6
19. Chương 1: Tổng quan về các phương pháp xác định điểm đo và phương pháp tiếp cận dây, đồ thị phụ tải không bằng phẳng và luôn có sự chênh lệch công suất tiêu thụ. Điều này gây ra quá tải đường dây và làm tăng tổn thất trên lưới điện phân phối. Vì vậy trong hệ thống phân phối cần lắp đặt những máy đo để theo dõi dòng công suất trên các nhánh. Nhưng xét về mặt đầu tư thì hệ thống phân phối thường có chi phí cho đường dây lẫn trong vận hành rất thấp so với hệ thống truyền tải. Cho nên số lượng máy đo dùng trong hệ thống phân phối thường ở dưới mức tối thiểu cần thiết. Vì thế, vị trí đặt những máy đo này phải xem xét đến những ràng buộc kỹ thuật. Vì vậy cần có một giải thuật xác định điểm đặt máy đo để theo dõi dòng công suất trên các nhánh của hệ thống một cách chặt chẽ nhất. II. Thực trạng hệ thống điện phân phối hiện nay của Việt Nam Hiện nay trên lưới điện phân phối Việt Nam còn tồn tại một số vấn đề như: 1. Các phần tử trên hệ thống điện phân phối rất lớn và số liệu đo đạc trên hệ thống phân phối là không cùng lúc. 2. Hệ thống đo lường chưa nhiều và không được thiết kế tốt mà các thiết bị đo thường chỉ đặt tại các phát tuyến đi kèm với các thiết bị đóng cắt. 3. Các thiết bị đo lường tuy có khả năng liên kết từ xa nhưng chưa được sử dụng hiệu quả. 4. Việc lấy các thông số theo thời gian thực gặp rất nhiều khó khăn. Do đó nên không thể ước lượng tốt trạng thái hệ thống theo thời gian thực để giám sát và điều khiển hệ thống theo thời gian thực. Hệ thống đo lường cần được thiết kế tốt thì mới cho kết quả ước lượng trạng thái hệ thống dựa vào số liệu nhận được từ những máy đo này được chính xác hơn. Những số liệu đo được còn là cơ sở dữ liệu cho dự báo phụ tải và xây dựng mô hình hệ thống điện tương lai. III. Vấn đề ước lượng trạng thái (SE) Trạng thái của hệ thống điện được đặc trưng bởi vector trạng thái là một tập hợp đầy đủ các biến xác định duy nhất một chế độ (xác lập) của hệ thống điện. Như khi xem xét bài toán giải tích chế độ, có thể lấy tập hợp điện áp và góc pha tương Học viên: Nguyễn Trường Duy Trang 7
20. Chương 1: Tổng quan về các phương pháp xác định điểm đo và phương pháp tiếp cận ứng ở các nút trong hệ thống làm vector trạng thái. Tất cả các thông số chế độ khác có thể xác định duy nhất từ điện áp. Trong vận hành hệ thống điện hiện đại, cần phải xác định được trạng thái của hệ thống trong thời gian thực. Các thông số trạng thái này sẽ lập nên một cơ sở dữ liệu thời gian thực cần thiết cho việc đánh giá và điều khiển độ an toàn cung cấp điện cũng như tính kinh tế của hệ thống liên tục trong quá trình vận hành. Các yêu cầu nói trên được thực hiện bởi bài toán ước lượng trạng thái (SE) của hệ thống điện, thuộc loại bài toán trực tuyến là một nhiệm vụ chính của các trung tâm điều độ điều khiển hệ thống điện. Để ước lượng trạng thái thực tại một thời điểm vận hành, tất nhiên không chỉ dựa vào các thông số quy hoạch, nhân tạo (ví dụ như các thông số cấu trúc lưới, thông số quy hoạch nguồn và tải, ) mà nó phải dựa trên các dữ liệu đo trực tiếp trong hệ thống. Tuy nhiên ở đây gặp phải vấn đề là các số đo này không hoàn thiện, chúng không chính xác, thậm chí sai, hoặc thiếu (thiếu điểm đo hoặc sai số trong hệ thống đo và truyền số liệu). Sự không hoàn thiện của dữ liệu là một lý do khiến ta không thể dùng phương pháp giải tích chế độ cho ước lượng trạng thái, cách tiếp cận giải hệ phương trình ở chế độ xác lập là không có hiệu quả đối với dữ liệu có sai số, kết quả giải của nó rất thay đổi đối với sự thay đổi trong dữ liệu công suất nút, đồng thời không cho phép sử dụng sự dư thừa dữ liệu để hạn chế ảnh hưởng của sai số đo. Từ những nhận định trên, nhiệm vụ của ước lượng trạng thái từ tất cả các dữ liệu lấy được theo thời gian thực (bao gồm dữ liệu đo và các dữ liệu khác) có dư thừa và không hoàn hảo, lọc ra trạng thái thực của hệ thống, tính toán những thông số còn thiếu, phát hiện và nhận diện dữ liệu sai (bao gồm cả thông số chế độ và thông số cấu trúc lưới). IV. Các phương pháp xác định điểm đo trong hệ thống điện Có nhiều phương pháp đặt máy đo được đưa ra. Koglin đưa ra giải thuật heuristic cho hệ thống tự động loại trừ những phép đo dựa trên những đại lượng quan tâm Học viên: Nguyễn Trường Duy Trang 8
21. Chương 1: Tổng quan về các phương pháp xác định điểm đo và phương pháp tiếp cận [17]. Aam và các cộng sự mở rộng phương pháp của Koglin và dùng nó để xác định dữ liệu của những phép đo bị sai hoặc mất và giảm bớt sự phức tạp trong tính toán [1]. Park và các cộng sự trình bày phương pháp thêm vào và loại ra tuần tự các máy đo để tối thiểu giá đầu tư nhưng vẫn đảm bảo đánh giá trạng thái chính xác [21]. Clement và các cộng sự đưa ra phương pháp đánh giá độ tin cậy của hệ thống phép đo dựa trên quan sát hình học của lưới [11]. Sarma và các cộng sự đưa ra phương pháp xác định vị trí của những RTU [23]. Trong các phương pháp này chỉ có phương pháp của Clement đề cập đến việc cải thiện hệ thống máy đo có sẳn. Việc đặt máy đo trong hệ thống điện với nhiều mục đích khác nhau như đặt máy đo để ước lượng trạng thái hệ thống, để theo dõi hệ thống theo thời gian thực, để dự báo phụ tải, Cụ thể một số phương pháp như sau: 1. Phương pháp đặt máy đo để ước lượng trạng thái hệ thống Phương pháp đặt máy đo để ước lượng trạng thái hệ thống [5] được nhóm tác giả Mesut E. Baran, Jinxiang Zhu, Hongbo Zhu đưa ra năm 1995. Nhóm tác giả đã đưa ra phương pháp đặt máy đo mới. Phương pháp này bao gồm tất cả những khía cạnh quan trọng như vấn đề chi phí, độ chính xác, độ tin cậy và yêu cầu khả năng xử lý những dữ liệu bị lỗi trong quá trình truyền. Vấn đề được giải quyết chia thành ba giai đoạn. Trong giai đoạn đầu là đặt những bộ máy đo ít nhất sao cho thỏa mãn độ chính xác theo yêu cầu. Trong giai đoạn hai đặt thêm những bộ máy đo để đạt độ tin cậy theo yêu cầu được xác định bằng tổn hao của những RTU (remote terminal units). Trong giai đoạn ba, đặt thêm những máy đo để cải thiện khả năng xử lý dữ liệu lỗi bằng cách dò và nhận dạng dữ liệu lỗi. Ước lượng trạng thái (SE) là một trong những công cụ chính trong vận hành và điều khiển theo thời gian thực của những hệ thống điện hiện đại. SE sử dụng những bộ máy đo bao gồm dòng công suất nhánh, nút điện áp mà nó được thu nhận thông qua hệ thống SCADA. Vấn đề đặt máy đo liên quan đến sự lựa chọn những phép đo (số lượng, loại và vị trí đặt). Trở ngại chính trong việc thiết kế sơ đồ máy đo là thỏa mãn những yêu cầu sau: Học viên: Nguyễn Trường Duy Trang 9