Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện: Xác định trạng thái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:81

Thêm vào BST

Báo xấu

9
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Xác định trạng thái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới" nhằm cung cấp một giải thuật tìm chi phí vận hành bé nhất trên lưới điện phân phối bằng phương pháp tái cấu hình lưới điện; Góp phần vào các nghiên cứu liên quan đến bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối và hàm chi phí vận hành là bé nhất.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật điện: Xác định trạng thái vận hành lưới điện phân phối có chi phí bé nhất bằng giải thuật tái cấu hình lưới

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ HẢI ÐĂNG XÁC ÐỊNH TRẠNG THÁI VẬN HÀNH LƯỚI ÐIỆN PHÂN PHỐI CÓ CHI PHÍ BÉ NHẤT BẰNG GIẢI THUẬT TÁI CẤU HÌNH LƯỚI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 S K C0 0 5 9 3 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ HẢI ĐĂNG XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CÓ CHI PHÍ BÉ NHẤT BẰNG GIẢI THUẬT TÁI CẤU HÌNH LƯỚI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 6052020 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ HẢI ĐĂNG XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CÓ CHI PHÍ BÉ NHẤT BẰNG GIẢI THUẬT TÁI CẤU HÌNH LƯỚI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 6052020 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRƯƠNG VIỆT ANH Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2018
XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
MSHV: 1520609 Ngành: Khóa: 2016 ): 0913117659 1. Nh n xét v tinh th làm vi c và nghiên c u c a h c viên: 2. Nh n xét v k t qu th c hi n c a lu 2.1 2.2 : 2 2.3 K T LU N
MSHV: 1520609 Ngành: Khóa: 2016 nh ng: 0903 675 119 2.1. Nh n xét v hành. 30 bus. 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 nào? 2.6. kh ng d tài 2.7. Lu t sót và t n t i):
2.5 1.1 và hình 2.2 II. CÁC V C N LÀM RÕ 1 2 TT Không 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x ” hay “ ”)
MSHV: 1520609 Ngành: Khóa: 2016 nh ng: ng i c ch Khoa, i c c gia Tp.HCM 0918 416 425 i 62 trang, bao m 5 1 u (5 trang). 2: Tái u hình i n phân i m n t t (26 trang). 3: Xác nh ng thái n hành i n phân i có chi phí bé t ng i t tái u hình (11 trang). 4: Ví m tra (14 trang). 5 t n và ng phát n (1 trang). t u p t nh c: t i nh y, i n p. nh 2.5. 2.1. Nh n xét v nh y ng, u, u nh nh minh a. 2.2. Nh c c n ch n y 2.3. Nh c tiêu nghiên c u, ph ng pháp nghiên c u s d ng trong LVTN c tiêu nghiên u p i chuyên nh nh c p nghiên u p bao m nghiên u t mô ng minh a. 2.4. Nh n xét T ng quan c tài n ng qua n n 2.5. n c m u p heuristics trong i u nh i phân a a Civanlar. a c t i t i u nh i phân i 2.6. kh ng d tài u ch trong nh n i u c i n phân i.
2.7. Lu t sót và t n t i): n nh a c i nh y, i nh y. II. CÁC V C N LÀM RÕ 1 i nh 2.7? 2) Trong c n nh, bao lâu i i u c i 1 n? TT Không 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x ” hay “ ”)
LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Lê Hải Đăng Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 13/03/1984 Nơi sinh: Cà Mau Quê quán: Trần Văn Thời – Cà Mau. Dân tộc: Kinh Địa chỉ liên lạc: 91, Tôn Đức Thắng, Phường 5, TP Cà Mau. Điện thoại: 0963.357.246 E-mail: haidangdlcm@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung Cấp: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ: 2002 đến 2005. Nơi học (trường, thành phố): Trung Cấp Điện lực 2. Ngành học: Phát dẫn. 2. Đại học: Hệ đào tạo: Không Chính Quy Thời gian đào tạo từ 10/2008 đến 10/2013 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh. Ngành học: Hệ Thống điện. Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Năng lượng mặt trời và ứng dụng trong nông nghiệp. Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: tháng 7/2013 tại Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh. Người hướng dẫn: Ths. Đặng Tuấn Khanh. III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Công tác tại Phòng Viễn thông Công 6/2005-10/2008 nghệ Thông tin Công ty Điện lực Cà Nhân viên kinh doanh. Mau. Sinh viên lớp BK08 Khoa Điện-Điện 10/2008-8/2013 tử Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Sinh viên Chí Minh. Công tác tại Phòng Quản lý Đầu tư 8/2013 đến nay Chuyên viên Công ty Điện lực Cà Mau. 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 … tháng … năm 2018 Người cam đoan Lê Hải Đăng ii
LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất gửi đến Phó Giáo sư Tiến sĩ Trương Việt Anh, người Thầy đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn này, bên cạnh đó em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các NCS đã hỗ trợ em trong quá trình nghiên cứu. Em xin chân thành cảm ơn quí thầy cô Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã giảng dạy em trong suốt quá trình học tập. Và cuối cùng, tôi xin cảm ơn đến tất cả các đồng nghiệp, bạn bè và đặc biệt là gia đình đã giúp đỡ tôi về tinh thần, vật chất và công sức trong suốt quá trình học tập cũng như để hoàn thành luận văn này. Xin trân trọng cảm ơn ! Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018 iii
MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Mục lục iv Danh sách các hình vi Danh sách các bảng viii Chương 1: Mở Đầu ........................................................................................................ 1 1.1. Đặt Vấn Đề ........................................................................................................... 1 1.2. Nội Dung Nghiên Cứu ......................................................................................... 3 1.3. Mục Tiêu Và Nhiệm Vụ Của Luận Văn .............................................................. 3 1.4. Phạm Vi Nghiên Cứu ........................................................................................... 3 1.5. Phương Pháp Giải Quyết Bài Toán ...................................................................... 3 1.6. Điểm Mới Của Đề Tài .......................................................................................... 4 1.7. Giá Trị Thực Tiễn Của Đề Tài ............................................................................. 4 1.8. Bố Cục Của Luận Văn ......................................................................................... 4 Chương 2: Tái Cấu Hình Lưới Điện Phân Phối Nhằm Tổn Thất Điện Năng Là Bé Nhất ........................................................................................................................... 5 2.1. Tổng Quan Về Lưới Điện Phân Phối .................................................................. 5 2.1.1. Đặc Điểm Lưới Điện Phân Phối ...................................................................6 2.1.2. Nhiệm Vụ Của Lưới Điện Phân Phối ...........................................................8 2.1.3. Chế Độ Vận Hành Lưới Điện Phân Phối ......................................................8 2.1.4. Ứng Dụng Các Đặc Điểm Của Lưới Điện Phân Phối Để Tái Cấu Trúc Lưới Điện .......................................................................................................................13 2.2. Bài Toán Cực Tiểu Hàm Tổn Thất Năng Lượng ............................................... 14 2.3. Tái Cấu Hình Lưới Điện Phân Phối ................................................................... 16 iv
2.3.1. Phương Pháp Heuristic ...............................................................................16 2.3.2. Phương Pháp Tối Ưu Kiến – Ant Colony Optimization Method ...............17 2.4. Các Bài Toán Tái Cấu Trúc Lưới Điện Phân Phối Ở Góc Độ Vận Hành ......... 19 Chương 3: Xác Định Trạng Thái Vận Hành Lđpp Có Chi Phí Bé Nhất Bằng Giải Thuật Tái Cấu Hình .................................................................................................... 29 3.1. Giới Thiệu .......................................................................................................... 29 3.2. Mô Tả Bài Toán ................................................................................................. 30 3.3. Lưu Đồ Phương Pháp Đề Nghị .......................................................................... 33 3.4. Ví Dụ .................................................................................................................. 36 Chương 4: Ví Dụ Kiểm Tra ........................................................................................ 43 4.1. Vận Hành Ở Điều Kiện Bình Thường ............................................................... 46 4.2.2. Tái Cấu Hình Lưới, Chuyển Khóa Điện ......................................................... 47 Chương 5: Kết Luận Và Hướng Phát Triển ............................................................. 58 5.1. Kết Luận ............................................................................................................. 58 5.2. Hướng Phát Triển ............................................................................................... 58 Tài Liệu Tham Khảo ................................................................................................... 59 v
DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2. 1. Sơ đồ nguyên lý lưới điện phân phối điển hình .............................................6 Hình 2. 2. Sơ đồ khối hệ thống điện ...............................................................................7 Hình 2. 3. Các chế độ vận hành của lưới điện phân phối .............................................11 Hình 2. 4. Đồ thị phụ tải thay đổi theo thời gian ..........................................................13 Hình 2. 5. Lưu đồ giải thuật của Rubin Taleski và Dragoslav [4] ................................15 Hình 2. 6. Lưu đồ giải thuật của Chen và Cho [13] ......................................................22 Hình 2. 7. Giải thuật của Merlin và Back được Shirmohammadi [3] cải tiến ..............23 Hình 2. 8. Lưu đồ giải thuật của Civanlar và các cộng sự [33]. ...................................26 Hình 3. 1. Lưới điện phân phối kín và hở .....................................................................30 Hình 3. 2. Lưới điện phần phối một nguồn và hai vòng đơn ........................................32 Hình 3. 3. Lưu đồ giải thuật ..........................................................................................35 Hình 3. 4. Mạng 1 nguồn có 7 nhánh............................................................................36 Hình 3. 5. Đồ thị phụ tải theo P (KW) ..........................................................................37 Hình 3. 6. Đồ thị phụ tải theo Q (KVar) .......................................................................37 Hình 3. 7. Cấu hình lưới ở thời đoạn 1 .........................................................................38 Hình 3. 8. Cấu hình lưới ở thời đoạn 2 .........................................................................38 Hình 3. 9. Cấu hình lưới ở thời đoạn 3 .........................................................................39 Hình 3. 10. Cấu hình lưới khi tính công suất trung bình ..............................................39 Hình 3. 11. Tương quan giữa lợi nhuận và số lần chuyển khóa ...................................41 Hình 4. 1. Lưới điện 33 nút...........................................................................................43 Hình 4. 2. Đồ thị phụ tải P(t)% theo Pmax và Q(t)% theo Qmax .....................................44 Hình 4. 3. Lưới điện khi vận hành bình thường ...........................................................46 Hình 4. 4. Các khóa mở tương ứng với công suất trung bình ......................................48 Hình 4. 5. Các khóa mở ở thời đoạn 1 ..........................................................................48 Hình 4. 6. Các khóa mở ở thời đoạn 2 ..........................................................................49 Hình 4. 7. Các khóa mở ở thời đoạn 3 ..........................................................................49 Hình 4. 8. Các khóa mở ở thời đoạn 4 ..........................................................................50 Hình 4. 9. Các khóa mở ở thời đoạn 5 ..........................................................................50 Hình 4. 10. Các khóa mở ở thời đoạn 6 ........................................................................51 vi
Hình 4. 11. Các khóa mở ở thời đoạn 7 ........................................................................51 vii
DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2. 1. Phạm vi ứng dụng của các bài toán tái cấu trúc lưới ...................................20 Bảng 3. 1. Số liệu của phụ tải .......................................................................................36 Bảng 3. 2. Thông số sau khi tính toán ...........................................................................40 Bảng 3. 3. Các trường hợp của đồ thị phụ tải chuyển khóa theo thời gian ...................40 Bảng 4. 1. Dữ liệu hệ thống và các thông số cho lưới điện phân phối 33 nút ..............44 Bảng 4. 2. Tổn thất trên lưới điện phân phối 33 nút .....................................................46 Bảng 4. 3. Dòng điện trên các nhánh ............................................................................52 Bảng 4. 4. Số liệu khi tính toán I2*T1 ...........................................................................53 Bảng 4. 5. Các khóa mở khi sử dụng cấu hình ở các giai đoạn ...................................55 viii
Chương 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Điện là một dạng năng lượng đặc biệt, vì năng lượng điện không thể dễ dàng tích trữ với lượng lớn, nhưng nhu cầu phụ tải đòi hỏi phải đáp ứng công suất tại mọi thời điểm. Điều này đòi hỏi các Nhà quy hoạch năng lượng, các công ty sản xuất và kinh doanh điện phải tính toán đến các giải pháp tối ưu việc truyền tải, phân bố công suất trên hệ thống lưới điện. Nhu cầu tiêu thụ năng lượng điện tăng một cách nhanh chóng trên tất cả mọi lĩnh vực, từ nhu cầu thiết yếu của đời sống xã hội đến nhu cầu để phát triển kinh tế, xã hội, khoa học công nghệ của các quốc gia, và kể cả việc để đảm bảo tốt an ninh chính trị thì an ninh năng lượng điện cũng được đặt lên hàng đầu. Với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, các thiết bị sử dụng điện ngày càng đòi hỏi nguồn điện cung cấp phải đảm bảo về chất lượng. Vấn đề đặt ra cho các Công ty sản xuất và kinh doanh điện là làm sao vừa đảm bảo đáp ứng được các vấn đề nêu trên, vừa đảm bảo lợi ích kinh tế cao nhất của nhà sản xuất, vừa đảm bảo tính cạnh tranh trong thị trường điện. Trong khi đó chiều dài, phụ tải của lưới điện phân phối phát triển một cách nhanh chóng dẫn đến công suất đỉnh chỉ xảy ra tại vài giờ trong ngày, lưới điện bị sụt áp, tổn thất trên đường dây tăng, chi phí sản xuất tăng theo. Lưới điện phân phối có đặc điểm là vận hành phức tạp, kết cấu hình tia, hình xương cá, mạch kín nhưng thường vận hành hở, phụ tải phân bố và phát triển ít theo quy hoạch nên việc tính toán để tái cấu trúc lưới điện để đạt cho mỗi mục tiêu là khá phức tạp. Vì vậy việc tìm giải thuật để giải quyết vấn đề đặt ra là cần thiết, đảm bảo sao cho bài toán tính toán đơn giản, hội tụ nhanh đối với mục tiêu đặt ra đó cũng chính là vấn đề đã được sự quan tâm của rất nhiều các nhà khoa học, nhà nghiên cứu, các nghiên cứu sinh và các tổ chức. Lưới điện phân phối luôn được vận hành theo kiểu hình tia, mặc dù được thiết kế theo kiểu mạch vòng để tăng độ tin cậy trong quá trình cung cấp điện. Tổn thất năng lượng trên lưới phân phối khoảng 10%-11%, so với 2%-3% trên lưới truyền tải. 1