Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện tử: Dự báo phụ tải tỉnh Tiền Giang

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:103

Thêm vào BST

Báo xấu

6
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Dự báo phụ tải tỉnh Tiền Giang" nhằm Nghiên cứu tìm hiểu về phép phân tích Wavelet và Fuzzy logic; tìm hiểu ứng dụng của Wavelet trong xây dựng mô hình dự báo phụ tải; ứng dụng phép phân tích Wavelet và Fuzzy logic để dự báo phụ tải cho tỉnh Tiền Giang.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện tử: Dự báo phụ tải tỉnh Tiền Giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯƠNG MINH TÀI DỰ BÁO PHỤ TẢI TỈNH TIỀN GIANG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - 60520202 S K C0 0 5 9 2 9 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯƠNG MINH TÀI DỰ BÁO PHỤ TẢI TỈNH TIỀN GIANG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN- 60520202 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2018 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯƠNG MINH TÀI DỰ BÁO PHỤ TẢI TỈNH TIỀN GIANG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN-60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS. HUỲNH CHÂU DUY Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2018 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2018
MSHV: 1780675 Ngành: Khóa: 2017 nh ng: 0938 811 201 2.1. Nh n xét v 2.2. Nh 2.3. Nh c tiêu nghiên c u, ph ng pháp nghiên c u s d ng trong LVTN 2.4. Nh n xét T ng quan c tài 2.5. n 2.6. kh ng d tài 2.7. Lu t sót và t n t i): II. CÁC V C N LÀM RÕ
1 2 (trên 10% TT Không 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x ” hay “ ”)
MSHV: 1780675 Ngành: Khóa: 2017 nh ng: 0901040480 2.1. Nh n xét v 2.2. Nh 2.3. Nh c tiêu nghiên c u, ph ng pháp nghiên c u s d ng trong LVTN 2.4. Nh n xét T ng quan c tài 2.5. n 2.6. kh ng d tài 2.7. Lu t sót và t n t i): II. CÁC V C N LÀM RÕ không?
TT Không 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x ” hay “ ”)
LÝ LỊCH CÁ NHÂN I.Lý lịch sơ lược Họ & tên: TRƢƠNG MINH TÀI Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 05/08/1983 Nơi sinh:Tiền Giang Quê quán: Ấp Bình Long, Xã Song Bình, Huyện Chợ Gạo, Tỉnh Tiền Giang. Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Trƣờng Cao đẳng Nghề Tiền Giang - 11B/17- Học Lạc – Phƣờng 8 – Thành phố Mỹ Tho – Tiền Giang Điện thoại di động: 0948710284 E-mail: truongminhtai1983@gmail.com II.Quá trình đào tạo 1.Cao đẳng Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2001 đến 04/ 2005 Nơi học: Trƣờng Cao đẳng SPKT Vĩnh Long – Tỉnh Vĩnh Long Ngành học: Kỹ thuật điện 2.Đại học Hệ đào tạo: Tại chức Thời gian đào tạo từ 10/2009 đến 10/ 2011 Nơi học: Trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh Ngành học: Điện công nghiệp III.Quá trình công tác chuyên môn từ khi tốt nghiệp đại học Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ 10/2011 đến nay Trƣờng Cao đẳng nghề Tiền Giang Giáo viên Ngày .... tháng …. năm 2018 Người khai ký tên i
LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 08 năm 2018 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Trương Minh Tài ii
CẢM TẠ Qua thời gian 2 năm học tập và nghiên cứu tại ngôi trường Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh, được sự chỉ bảo tận tình của quý thầy cô đến nay tôi đã hoàn thành luận văn của mình. Xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô đã nhiệt tình giảng dạy, truyền đạt tri thức khoa học và luôn dìu dắt tôi trên con đường trao dồi tri thức để tôi ngày một trưởng thành hơn. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Huỳnh Châu Duy, Người đã tận tình hướng dẫn, truyền thụ những kinh nghiệm chuyên môn với tất cả niềm đam mê nghiên cứu khoa học trong suốt thời gian tôi thực hiện luận văn này. Xin chân thành cảm ơn các Anh , Chị, bạn bè cùng những người thân đã luôn đô ̣ng viên, tạo điề u kiê ̣n tố t nhấ t để tôi có thể hoàn thành tố t luâ ̣n văn này . TP.HCM, ngày 29 tháng 08 năm 2018 iii
TÓM TẮT Dự báo phụ tải điện đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc lập kế hoạch thiết kế và vận hành hệ thống điện. Dự báo sẽ giúp chúng ta định hướng được phương hướng và kế hoạch cho tương lai, chủ động trong công việc và xử lí được những biến cố xảy ra. Nếu như không có công việc dự báo phụ tải điện, ta sẽ gặp phải hai trường hợp có thể xảy ra: một là chúng ta sẽ thiếu hụt điện năng sử dụng và hai là chúng ta sẽ sản xuất ra một lượng điện năng thừa vô ích. Đối với trường hợp thiếu hụt điện năng, chúng ta sẽ không có đủ điện năng để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt, giải trí của nhân dân và không đủ điều kiện để cung cấp điện năng cho các ngành kinh tế như công nghiệp, nông nghiệp và dịch vụ. Nó gây ra một hậu quả hết sức nghiêm trọng: các dây chuyền tự động, các máy móc, thiết bị sẽ ngưng hoạt động, nền kinh tế sẽ bị ảnh hưởng. Điện năng có tính chất rất đặc biệt đó là không thể lưu trữ hay cất vào kho khi dư thừa. Do vậy chúng ta sẽ bị lãng phí một lượng lớn điện năng dư thừa vô ích, gây thiệt hại kinh tế cho đất nước. Để đảm bảo lượng điện năng sản xuất ra không dư thừa và cũng không thiếu hụt so với nhu cầu sử dụng thì bài toán dự báo phụ tải điện cần được quan tâm đúng mức. Việc dự báo chính xác góp phần cải thiện chất lượng điện năng cũng như giảm chi phí sản xuất, vận hành và đảm bảo an toàn cho hệ thống điện. Tiền Giang là tỉnh nằm trong khu vực đồng bằng sông Cửu Long, là tỉnh nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía nam. Do vậy như cầu sử dụng điện ở Tiền Giang rất cao và việc dự báo phụ tải điện được đặt lên hàng đầu trong việc thiết kế và vận hành hệ thống điện. Trong khuôn khổ luận văn này, phương pháp dự báo kết hợp mạng Wavelet và Fuzzy Logic sẽ được nghiên cứu và áp dụng để dự báo đồ thị phụ tải ngày của tỉnh Tiền Giang. iv
ABSTRACT Load forecasting plays a very important role in planning the design and operation of electrical systems. It will help us to forecast the direction and orientation plan for the future, work actively and treat the incident. Without the work of the load forecast, we can meet two cases: the power shortage and the power redundancy. In case of the power shortage, we will not have enough power to serve people’s daily as well as to provide for industries such as industrial, agriculture and services. It causes a serious consequence: the automated production lines, machines and equipment will be shut down, the economy will be affected. In case of the power redundancy, unlike other commodities, electricity is a very special properties that it can not be stored or put into storage. So we will waste a large amount of excess energy in vain, to cause great damage to the national economy. To ensure that power does not produce surplus nor deficit relative to the problem using the electricity load forecast should be well heeded. The predictions improve power quality and reduce production costs, operation and safety for the electrical system. Tien Giang province is located in the Cuu Long River Delta - a key economic area of the south. Thus the demand for electricity is very high in Tien Giang and load forecast is placed on top in the design and operation of electrical systems. In the framework of this thesis, Wavelet and Fuzzy Logic networks will be studied and applied to predict daily load graph of Tien Giang province. v
MỤC LỤC Trang tựa Quyết định giao đề tài LÝ LỊCH CÁ NHÂN ................................................................................................... i LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................ii CẢM TẠ .................................................................................................................... iii TÓM TẮT................................................................................................................... iv MỤC LỤC .................................................................................................................. vi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................ x DANH SÁCH CÁC BẢNG ......................................................................................xii DANH SÁCH CÁC HÌNH .......................................................................................xii Chƣơng 1 ..................................................................................................................... 1 GIỚI THIỆU CHUNG ................................................................................................ 1 1.1.Lý do chọn đề tài ............................................................................................... 1 1.2.Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................................. 1 1.3.Mục đích của đề tài ........................................................................................... 2 1.4.Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn của đề tài ..................................................... 2 1.5.Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................... 2 1.6.Kế hoạch thực hiện luận văn ............................................................................. 3 1.7.Tổng quan các kết quả nghiên cứu .................................................................... 3 Chƣơng 2 ..................................................................................................................... 6 CƠ SỞ LÝ THUYẾT DỰ BÁO PHỤ TẢI................................................................. 6 2.1.Giới thiệu dự báo phụ tải trong hệ thống điện ................................................. 6 2.1.1.Giới thiệu về dự báo phụ tải ........................................................................... 6 2.1.2.Phân loại dự báo phụ tải ................................................................................. 7 2.2.Các phƣơng pháp dự báo phụ tải điện ............................................................... 8 2.2.1.Phƣơng pháp tính hệ số vƣợt trƣớc ................................................................ 8 vi
2.2.2.Phƣơng pháp tính trực tiếp ............................................................................. 8 2.2.3.Phƣơng pháp so sánh đối chiếu ...................................................................... 9 2.2.4.Phƣơng pháp chuyên gia ................................................................................ 9 2.2.5.Phƣơng pháp san bằng hàm mũ...................................................................... 9 2.2.6.Phƣơng pháp ngoại suy theo thời gian ......................................................... 10 2.3.Các thuật toán dự báo phụ tải .......................................................................... 12 2.3.1.Lý thuyết Wavelet ........................................................................................ 12 2.3.1.1.Giới thiệu ................................................................................................... 13 2.3.1.2.Biển đổi Wavelet liên tục (CWT) ............................................................. 14 2.3.1.3.Biển đổi wavelet rời rạc (DWT) ................................................................ 16 2.3.1.4.Một số họ wavelet thông dụng .................................................................. 16 2.3.1.5.Ứng dụng của phân tích Wavelet .............................................................. 18 2.3.2.Lý thuyết Fuzzy Logic ................................................................................. 19 2.3.2.1.Các khái niệm cơ bản ................................................................................ 19 2.3.2.2.Luật hợp thành mờ .................................................................................... 22 2.3.2.3.Giải mờ ...................................................................................................... 31 2.3.2.4.Các bƣớc thiết kế một bộ mờ .................................................................... 35 Chƣơng 3 ................................................................................................................... 36 DỰ BÁO PHỤ TẢI ĐIỆN ........................................................................................ 36 3.1.Giới thiệu ......................................................................................................... 36 3.2.Phân tích wavelet tiền xử lý ............................................................................ 37 3.2.1.Biến đổi wavelet rời rạc (DWT – Discrete Wavelet Transform) ................. 37 3.2.2.Biến đổi wavelet rời rạc phủ toàn diện (MODWT) ..................................... 37 3.3.Xây dựng mô hình Fuzzy ................................................................................ 40 3.3.1.Giải thuật ƣớc lƣợng nhóm (Cluster Estimation) ......................................... 40 3.3.2.Giải thuật Moutain Clustering ...................................................................... 41 3.3.3.Mô hình nhận dạng mờ................................................................................. 43 3.4.Mô hình dự báo mạng Fuzzy-Wavelet ............................................................ 47 3.5.Các sơ đồ dự báo .............................................................................................. 49 vii
3.5.1.Mô hình dự báo Fuzzy-Wavelet ................................................................... 49 3.5.2.Mô hình nhận dạng mờ................................................................................. 50 3.5.3.Giải thuật tìm tâm nhóm theo Mountain Clustering .................................... 51 3.5.4.Mô hình dự báo ............................................................................................ 52 Chƣơng 4 ................................................................................................................... 53 DỰ BÁO PHỤ TẢI ĐIỆN TỈNH TIỀN GIANG ..................................................... 53 4.1.Đặc điểm đồ thị phụ tải tỉnh Tiền Giang ......................................................... 53 4.2.Dự báo đồ thị phụ tải ngày tỉnh Tiền Giang .................................................... 54 4.2.1.Mẫu dữ liệu đƣa vào luyện mạng ................................................................. 54 4.2.1.1.Thống kê mẫu và dự báo theo từng giờ trong một ngày ........................... 54 4.2.1.2.Thống kê mẫu 24 giờ liên tục trong nhiều ngày........................................ 55 4.2.2.Sử dụng mạng Wavelet-Fuzzy Logic trong công tác dự báo ....................... 56 4.2.2.1.Phân tích Wavelet tiền xử lý ..................................................................... 56 4.2.2.2.Mô hình Fuzzy cho từng hệ số MODWT {Dj S5} .................................... 57 4.2.2.3.Ma trận hệ số mô hình Fuzzy X ................................................................ 60 4.2.3.Dự báo từng hệ số MODWT và tổ hợp dự báo ............................................ 61 4.2.3.1.Thiết lập hàng thứ n+1 của matrận A: An+1 cho các hệ số Dj và S5 .......... 61 4.2.3.2.Dự báo từng hệ số Dj và S5........................................................................ 62 4.2.3.3.Tổ hợp các dự báo Dj và S5 ....................................................................... 63 4.2.4.Dự báo 23 thời điểm tiếp theo để đƣa ra kết quả công suất ngày ................ 63 4.3.Dự báo phụ tải tỉnh Tiền Giang trong các ngày đặc biệt................................. 65 4.3.1.Đặc điểm đồ thị phụ tải các ngày lễ ............................................................. 65 4.3.2.Kết quả dự báo các ngày lễ .......................................................................... 66 4.4.Dự báo phụ tải tỉnh Bến Tre…………………………………………………71 4.5.Dự báo phụ tải Thành Phố Hồ Chí Minh……………………………………74 4.6.So sánh giải thuật dự báo Mạng Wavelet-Fuzzy logic và Wavelet- neutal…76 Chƣơng 5 ................................................................................................................... 78 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN TƢƠNG LAI ......................................... 78 5.1.Kết luận ........................................................................................................... 78 viii
5.2.Hƣớng phát triển tƣơng lai .............................................................................. 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 80 ix
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT CWT - Continuous Wavelet Transform: Biển đổi Wavelet liên tục DWT - Discrete Wavelet Transform: Biến đổi Wavelet rời rạc MODWT - Maximal Overlap Discrete Wavelet Transform: Phép biến đổi Wavelet rời rạc phủ toàn diện MODWT: Biến đổi wavelet rời rạc phủ toàn diện Fuzzy Model Identification: Mô hình nhận dạng mờ x
DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1.Các giá trị của ma trận R do luật hợp thành max-MIN………….............24 Bảng 2.2.Các giá trị của ma trận R do luật hợp thành max-PROD………..…........26 Bảng 4.1.Các hệ số phân tích MODWT Dj và D5 …………………………..……..57 Bảng 4.2.Ma trận input-output của chuỗi D1………………………………............60 Bảng 4.3.Kết quả tâm nhóm của ma trận input-output của D1……………….........60 Bảng 4.4.Ma trận hệ số mô hình Fuzzy X ……………………..…...…....…...........61 Bảng 4.5.Hàng thứ n+1 của ma trận input [Y]: Yn+1 cho dự báo Dn+1=D3265 ..…….62 Bảng 4.6.Hàng thứ n+1 (3265) A3265 của ma trận A của D1…….…………............62 Bảng 4.7.Các giá trị dự báo các hệ số MODWT……………………….….............63 Bảng 4.8.Dự báo và sai số đồ thị phụ tải ngày 3/9/2016 ...………......….…........... 64 Bảng 4.9.Dự báo và sai số đồ thị phụ tải ngày 06/10/2016…...……………….......65 Bảng 4.10.Dự báo và sai số đồ thị phụ tải ngày 30/04/2016…….……...…............66 Bảng 4.11.Dự báo và sai số đồ thị phụ tải ngày 02/09/2016……......…... ..……....67 Bảng 4.12.Dự báo và sai số đồ thị phụ tải ngày 30 tết…………………..…….......68 Bảng 4.13.Dự báo và sai số đồ thị phụ tải ngày mùng 01 tết………..………........ 69 Bảng 4.14.Dự báo và sai số đồ thị phụ tải ngày mùng 03 tết………..……….........69 Bảng 4.15.Dự báo và sai số đồ thị phụ tải ngày chủ nhật (09/10/2016)…...............70 Bảng 4.16 : Dự báo và sai số đồ thị phụ tải ngày thường………………………….71 Bảng 4.17.Dự báo và sai số đồ thị phụ tải ngày lễ dương lịch…………………….72 Bảng 4.18.Dự báo và sai số đồ thị phụ tải ngày lễ âm lịch……………………..…73 Bảng 4.19.Dự báo và sai số đồ thị phụ tải ngày nghỉ bình thường………………..73 Bảng 4.20.Dự báo và sai số đồ thị phụ tải ngày 9/12/2009……………………….74 Bảng 4.21.Dự báo và sai số đồ thị phụ tải ngày 9/12/2009……………………….76 xi