Tối ưu sa thải phụ tải trong hệ thống điện

Nội dung text: Tối ưu sa thải phụ tải trong hệ thống điện

1. TỐ I ƢU SA THẢ I PHU ̣ TẢ I TRONG HÊ ̣ THỐ NG ĐIÊṆ 1 Trƣơng Viêṭ Anh;2 Lê Tấn Thông 1 Đaị hoc̣ SPKT Tp. HCM; 2 Học viên cao học Đaị hoc̣ SPKT Tp. HCM Tóm tắt: Đề tài dƣạ trên phƣơng pháp phân lâp̣ Jacobian đề ra thuâṭ toán khảo sát sƣ ̣ ảnh hƣở ng của ΔP tớ i Δδ, giúp đánh giá mức mạnh yếu của từng vị trí phụ tải .Đề tài đa ̃ đề ra môṭ phƣơng pháp hoàn toàn mớ i , ứng với mỗi cấp điều tần , ta đánh giá tầm quan troṇ g của vi ̣trí tải,từ đó giúp tối ƣu viêc̣ sa thải phu ̣tải trong hê ̣thống điêṇ . Măc̣ khác, đề tài cũng chỉ ra tần số không phải là căn cứ duy nhất để xác định sự ổn điṇ h trong hê ̣thống điêṇ . Đề tài đa ̃ đề xuất môṭ phƣơng pháp mớ i để xác điṇ h ổn điṇ h của hê ̣ thống thông qua viêc̣ khảo sát góc quay rotor ở cƣc̣ máy phát . Đề tài sƣ̉ duṇ g matlab trong tính toán các tham số, và sử dụng PowerWorld để mô phỏng các nhiểu loạn và các kịch bản sa thải phụ tải. Hê ̣thống thƣ̉ nghiêṃ đƣợc sử dụng là hệ thống 37 bus vớ i 9 máy phát. Abstract: Topic-based analysis method Jacobian proposed algorithm examines the effects of DP to Δδ, help assess the strengths and weaknesses of each load position.Topic proposed an entirely new approach, each level corresponding to that frequency, evaluate the importance of load position,since then optimize the dismissal of the power system load. On the other hand, subjects also indicated the frequency is not the only basis for determining the stability of the power system. Subject has proposed a new method to determine the stability of the system through surveys polar angle rotor generator. Topical use matlab to calculate the parameters, and powerWorld used to simulate the contigencies and the script loads sack. The system was tested using the 37 bus system with 9 generators. Từ khóa: Sa thải phu ̣tải, tối ƣu, jacobian, góc quay rotor. I. GIỚI THIỆU mục tiêu chung ấy, viêc̣ nghiên cƣ́ u tối ƣu về Trong môi trƣờng điện cạnh tranh mà sa thải phu ̣tải luôn là đề tài nóng bất cƣ́ thờ i chúng ta đang hƣớng tới, ở nơi đó tất cả các kỳ nào, đăṭ biêṭ là trong giai đoaṇ Viêṭ Nam khâu từ nguồn phát – truyền tải – đến phân đang bi ̣thiếu huṭ về nguồn điêṇ . phối đều có sự cạnh tranh công bằng. Khi đó Đề tài nêu ra giải pháp và khảosát một nhà phân phối A phải cạnh tranh với nhà một cách thức sa thải phụ tải tối ƣunhất, phân phối B, C về vấn đề cung cấp điện, trên cơ sở khảo sát các thông số lƣới kết hợp việc tìm ra giải pháp tốt nhất để đảm bảo với phƣơng pháp tính toán hợp lý. cung cấp điện liên tục, ổn định là tiêu chi rất quan trọng. Một trong những giải pháp đó II. PHƢƠNG PHÁ P TÍNH TOÁ N chính là sa thải phụ tải. 2.1Xây dựng thức quan hệ ∆휹 ∆푷 theo Trong hệ thống điện hiện đại, sa thải phƣơng phá p phân lâp̣ jacobi phụ tải là yêu cầu quan trọng, đặt biệt là Ta có ma trâṇ Jacobian từ bài toán trong môi trƣờng điện cạnh tranh . Việc sa phân bố công suất. [4][7] thải phụ tải nhanh và chính xác luôn là quan ∆푃 퐽 퐽 ∆훿 = 1 2 (2.1) tâm hàng đầu trong tất cả các giải pháp vềsa ∆푄 퐽3퐽4 ∆ thải. Viêc̣ sa thải phu ̣tải tối ƣu luôn là mối Trong bài toán này ta chỉ xét đến sự quan tâm đối vớ i cả hai phía : Nhà cung cấp ảnh hƣởng của công suất tác dụng đến sự và ngƣời dùng điện . Nhà cung cấp luôn sụp đổ điện áp của hệ thống, nên xem muốn sa thải ít nhất mà đô ̣ổn điṇ h là cao ∆푄 = 0. nhất và nhanh nhất ; về phía ngƣờ i tiêu dùng Từ (2.1) ta có: cũng mong muốn ít bị mất điện nhất . Tƣ̀ 1
2. ∆푃 = 퐽1∆훿 + 퐽2∆ (2.2) càng lớn thì có sự ảnh hƣởng càng lớn đến lƣớ i điêṇ . Nói cách khác, khi ∆푃 là hằng số, ∆푄 = 퐽3∆훿 + 퐽4∆ = 0 λi càng lớn thì ∆훿 càng nhỏ , chính là đ iều cần thƣc̣ hiêṇ trong tối ƣu sa thải phu ̣tải. 퐽 → ∆ = − 3 ∆훿 (2.3) 퐽4 2.2 Thƣc̣ hiêṇ Trên cơ sở thuâṭ toán đa ̃ đề ra , để thể Thay (2.3) vào (2.2) hiêṇ đƣơc̣ các kết quả tinh toán khá phƣ́ c ́ tạp, ta sƣ̉ duṇ g các công cu ̣PowerWorld [8], ∆푃 = (퐽 − 퐽 퐽−1퐽 )∆훿 (2.4) 1 2 4 3 Matlab[6] để thƣc̣ hiêṇ và mô phỏng nhƣ −1 trình tự của lƣu đồ sau: Đặt JR =(퐽1 − 퐽2퐽4 퐽3) ∆푃 A Vậy (2.4) ∆훿 = (2.5) J푅 -1 -1 HTĐ Trên Đặt JR =  JR =   B PowerWorld  là ma trận vecto riêng bên phải C của JR  là ma trận trị riêng của JR Tính bằng  là ma trận vecto riêng bên trái của Matlab JR Thay vào (2.5) -1 ∆훿 = ∆푃 Áp dụng thuật toań 푖푖∆푃 ∆훿 = 푖 (2.6) xây dựng 푖 ΔP Δδ λi : là trị riêng thứ i. Φi : là hàng thứ i của vector riêng bên phải ma trận JR. Trƣớ c tiên tác giả xây dƣṇ g mô hình Γi : là cột thứ i của vector riêng bên lƣớ i trên PowerWorld , xây dƣṇ g sơ đồ lƣới trái ma trận JR. vớ i đầy đủ các thông số đƣờ ng dây , máy Biến đổi góc 훿 tại nút i đƣợc biểu phát, máy biến áp trong phaṃ vi nhỏ của diêñ nhƣ sau: đề tài, tác giả sƣ̉ duṇ g lƣớ i mâũ 37 bus,. ∆푃푖 ∆훿푖 = (2.7) 푖 Vậy tƣơng ứng với 1 giá trị λi ta xác định đƣợc 1 trạng thái của hệ thống. Nếu λi = 0 hệ thống mất ổn định, vì bất kỳ giá trị nào của ∆푃 cũng làm cho ∆훿 thay đổi rất lớn. Nếu λi 0 hệ thống ổn định vì ∆훿tỉ lệ thuận với ∆푃. Tƣ̀ biểu thƣ́ c (2.7) ta thấy rằng ƣ́ ng vớ i cùng sƣ ̣ biến thiên P , vị trí có trị riêng 2
3. Sơ đồ 37 bus khảo sá t sa thải, có xét đến tối ưu hóa có sự ảnh hƣởng càng lớn đến lƣới điện . Nói cách khác, khi ∆푃 là hằng số, λi càng lớn thì Tƣ̀ lƣớ i điêṇ trên powerWorld ta tính ∆훿 càng nhỏ , chính là điều cần thực hiện đƣơc̣ các thành phần của ma trâṇ Jacobian : trong tối ƣu sa thải phu ̣tải. J1, J2, J3, J4. Tác giả sử dụng phần giả lập sự cố Dùng công cụ matlab , ta tìm đƣơc̣ trong PowerWorld để mô phỏng và khảo sát ma trâṇ vectơ riêng và ma trâṇ tri ̣riêng. các tình huống sa thải phụ tải để kiểm chứng Trị riêng tính chính xác của phép toán đã đề ra. STT Trị riêng Độ lớn III. KẾ T QUẢ 1 1,3176 1 Ta giả điṇ h sƣ ̣ cố và sa thải phu ̣tải ở 2 0,7367 2 các vị trí khác nhau để rút ra kết quả. 3 0,3224 3 4 0,1864 4 3.1 Giảm n guồn BLT 138 tƣ̀ 5 0,1859 5 140MW 100MW: 6 0,1725 6 7 0,1541 7 8 0,1323 8 9 0,1239 9 10 0,1052 10 11 0,0955 11 12 0,0844 12 13 0,0805 13 14 0,072 14 15 0,0607 15 16 0,0573 16 17 0,0552 17 18 0,0512 18 Góc rotor sau khi sụt giảm nguồn ở nút BLT138 19 0,0011 36 Trong tình huống này ta cắt tải ở 03 20 0,0025 35 vị trí: 21 0,0466 19 Trị Độ lớn Stt Tên nút 22 0,0053 34 riêng trị riêng 23 0,0079 33 24 0,0085 32 01 HISKY69 0,0573 16 25 0,0114 30 02 WOLEN69 0,0720 14 26 0,0123 29 27 0,0422 20 03 TIM69 0,1859 5 28 0,0169 28 a/ 29 0,019 31 30 0,0376 21 31 0,0232 27 32 0,0345 22 33 0,0255 26 34 0,0277 25 35 0,0304 24 36 0,0311 23 Ở đây ta quan tâm đến các trị riêng , tƣ̀ biểu thƣ́ c (2.7) ta thấy rằng ƣ́ ng vớ i cùng sƣ ̣ biến thiên P, vị trí có trị riêng càng lớn thì 3
4. Chuyển đôṇ g rotor nút BLT138, khi cắt tải ở Trong tình huống này ta cắt tải ở 03 HISKY69 vị trí: Độ lớn trị Stt Tên nút Trị riêng b/ riêng 01 WOLEN69 0,0720 16 02 UIUC69 0,1323 8 03 TIM69 0,1859 5 Chuyển đôṇ g rotor nú t BLT138 khi cắt tải ở WOLEN69 c/ Góc rotor sau khi sụt giảm nguồn ở nút LAUF69 a/ Chuyển đôṇ g rotor nú t BLT138 khi cắt tải ở TIM69 Ta so sánh các kết quả cắt tải ở 03 vị trí nhƣ sau: Trị Thờ i gian Stt Tên nút Chuyển đôṇ g rotor nú t LAUF69 khi cắt tải ở riêng khôi phuc̣ WOLEN69 01 HISKY69 0,0573 46s b/ 02 WOLEN69 0,0720 44s 03 TIM69 0,1859 42s Ta thấy rằng , trong tình huống này khi cắt cùng môṭ lƣơṇ g phu ̣tải taị các vi ̣trí có trị riêng khác nhau , hê ̣thống có thờ i gian hồi phuc̣ khác nhau. Tại các vị trí có trị riêng càng lớn thì độ hồi phục càng nhanh. 3.2Giảm n guồn LAUF69 tƣ̀ 150MW 100MW: 4
5. Chuyển đôṇ g rotor nú t LAUF69 khi cắt tải ở UIUC69 c/ Góc rotor sau khi sụt giảm nguồn ở nút ROGER69 Trong tình huống này ta cắt tải ở các vị trí: Trị Độ lớn trị Stt Tên nút riêng riêng Chuyển đôṇ g rotor nú t LAUF69 khi cắt tải ở 01 WOLEN69 0,0720 16 TIM69 02 HANNAH69 0,0955 11 Ta so sanh cac kết qua cắt tai ơ 03 vị ́ ́ ̉ ̉ ̉ 03 UIUC69 0,1323 8 trí nhƣ sau: Góc 04 TIM69 0,1859 5 Trị Thờ i TT Tên nút khôi 05 RAY69 0,1864 4 riêng gian phục 06 MORO138 0,3224 2 0 01 WOLEN69 0,0720 52s > 23,1 02 UIUC69 0,1323 52s 230 các vị trí trên, ta có kết quả nhƣ sau: Thờ i Góc Ta thấy rằng , trong tình huống này Trị gian khi cắt cung môṭ lƣơṇ g phu ̣tai taị cac vi ̣tri Stt Tên nút khôi ̀ ̉ ́ ́ riêng khôi có trị riêng khác nhau , hê ̣thống có thờ i gian phục khôi phuc̣ giống nhau nhƣng có góc dao phục đôṇ g rotor khác nhau . Tại các vị trí có trị 01 WOLEN69 0,0720 30s > 12,8 riêng càng l ớn thì góc dao động rotor càng nhỏ, nghĩa là sự chấn động ở nguồn phát 02 HANNAH69 0,0955 29s > 12,8 càng nhỏ. 03 UIUC69 0,1323 29s > 12,8 04 TIM69 0,1859 29s > 12,8 3.3Giảm n guồn ROGER69 tƣ̀ 38 MW 27 MW: 05 RAY69 0,1864 29s > 12,8 06 MORO138 0,3224 29s > 12,8 IV. KẾ T LUÂṆ Ta nhâṇ thấy rằng , trong cùng môṭ tình huống dao động nguồn , nếu ta cắt cùng môṭ lƣơṇ g tải ở các nút khác nhau thì sƣ ̣ ảnh hƣở ng đến lƣớ i se ̃ khác nhau . Khi cắt tải ở các nút có trị riêng lớn , hê ̣thống se ̃ hồi phuc̣ 5
6. nhanh hơn hoăc̣ có chấn đôṇ g ở cƣc̣ máy [6] phát ít hơn. Tuy nhiên, ứng với các dao động /ref/eig.html. nguồn nhỏ , và các phụ tải đƣợc sa thải ít , thì [7] Phạm Hoài Vũ, Data sƣ ̣ khác biêṭ hầu nhƣ không đáng kể. mining and Knowledge Management Đề tài đa ̃ đƣa ra môṭ hƣớ ng nghiên (DMKM). cƣ́ u khác về vấn đề sa thải phụ tải . Tƣ̀ viêc̣ [8] lấy tần số làm chuẩn mƣc̣ cho sa thải , đến [9] J. DUNCAN GLOVER, MULUKUTLA viêc̣ lấy khối lƣơṇ g phu ̣tải làm tiêu chí cho S. SARMA, THOMAS J. OVERBYE, sa thải _ môṭ xu thế mang năṇ g tính kinh tế . Power system analysis and design, Đề tài đa ̃ đăc̣ ra môṭ cách đánh giá mớ i đó là Cengage Learning 200 First Stamford căn cƣ́ vào vi ̣t rí phụ tải trong lƣới điện , để Place, Suite 400 Stamford, CT 06902 đánh giá mƣ́ c quan troṇ g của phu ̣tải đảm USA. bảo cho việc sa thải phụ tải là tối ƣu nhất. [10] Thomas J. Overbye, Quick Start for Ngoài ra , đề tài cũng nêu ra một Using PowerWorld Simulator with thông số khác để đánh giá về ổn điṇ h lƣớ i Transient Stability, University of Illinois điêṇ là ổn điṇ h góc rot or máy phát thay vì at Urbana-Champaign. tần số nhƣ truyền thống . Viêc̣ ổn điṇ h góc [11] AHMED M. A. HAIDAR,An rotor máy phát , để đảm bảo lƣới điện hoạt intelligent load shedding scheme using đôṇ g liên tuc̣ là cách khảo sát sâu hơn về hệ neural networks and neuro- thống. fuzzy,Faculty of Electrical & Electronics Engineering, University Malaysia TÀI LIỆU THAM KHẢO Pahang (UMP) Lebuhraya Tun Razak [1] Quyền Huy Ánh, Giáo trình giải tích 26300 Gambang, Kuantan, Pahang, mạng điện trên máy tính, Đại học SPKT Malaysia. TPHCM, 2005. [12] Shervin Shokooh, Tanuj Khandelwal, [2] Quyền Huy Ánh, Giáo trình giải tích và Dr. Farrokh Shokooh, Jacques Tastet, mô phỏng hê ̣thống điêṇ , Đại học SPKT Dr. JJ Dai, Intelligent Load Shedding TPHCM, 2008. Need for a Fast and Optimal Solution, [3] Nguyễn Hoàng Việt, Bảo vệ rơle & tự IEEE PCIC Europe 2005. động hóa trong hệ thống điện, Nhà xuất bản đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh, 2012. [4] Hồ Đắc Lộc, Huỳnh Châu Duy, Ngô Cao Cƣờng, Dự báo sụp đổ điện áp trong hệ thống điện, Đại học Bách khoa TPHCM, Đại học Dân lập Kỹ thuật Công nghệ. [5] Ts. Huỳnh Châu Duy, Giới thiệu phần mềm power world, Đại học Bách khoa TPHCM. Ý kiến của cán bộ hƣớng dẫn khoa học Học viên thực hiện TS. TRƢƠNG VIÊṬ ANH LÊ TẤ N THÔNG 6
7. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.