intTypePromotion=1

Môn học: Vận hành hệ thống điện

Chia sẻ: Nguyễn Thanh Bình | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:49

0
376
lượt xem
165
download

Môn học: Vận hành hệ thống điện

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đây là tài liệu dành cho bật cao học hoặc những kỹ sư thích tìm hiểu chuyên sâu bên ngành hệ thống điện

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Môn học: Vận hành hệ thống điện

  1. UNIVERSITY OF TECHNICAL UNIVERSITY EDUCATION HOCHIMINH CITY (UTE) EDUCATION FACULTY OF ELECTRICAL AND FACULTY ELECTRONICS ENGINEERING ELECTRONICS www.hcmute.edu.vn MÔN HỌC: VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN CHƯƠNG 11: DÒNG CÔNG SUẤT TỐI ƯU GVHD: Assoc. Prof. Dr. QUYỀN HUY ÁNH HVTH: NGUYỄN THANH TOÀN NGUYỄN HỒNG HOANH PHAN ĐẠI NGHĨA NGUYỄN THỊ THỤC HÂN TP.HCM, THÁNG 01 NĂM 2010
  2. FEEE Ensuring Enhanced Education www.hcmute.edu.vn/feee/ V. OPF- THÊM CÁC ĐIỀU KIỆN RÀNG BUỘC CỦA MÔI TRƯỜNG A. MÔ HÌNH HOÁ CÁC VẤN ĐỀ RÀNG BUỘC VỀ MÔI TRƯỜNG. Giả sử rằng cả hai lượng khí thải S02 và N0x được biểu diễn bằng các hàm bậc hai ngõ ra công suất tác dụng của các tổ máy phát điện riêng lẽ. Các hàm có cùng công suất nhiệt được dùng để tính toán nhiên liệu và mỗi một loại khí phát thải.  Các điều kiện ràng buộc phát thải của S02 có thể được biểu diễn như sau: S i (U i ) ≤ ES max (11.59) Trong đó: S = ∑ α j H j ( Pj ) (11.60) j∈φ
  3. FEEE Ensuring Enhanced Education www.hcmute.edu.vn/feee/ ESmax: Giới hạn trên của S02 cho hệ thống điện đã được phân tích Φ : Tập hợp tấc cả các tổ máy đã được xác định trong giai đoạn I. αj : Hệ số biến đổi tương thích với tổ máy jth. Hj(Pj) : Công suất nhiệt cho tổ máy j. Pj : Ngõ ra công suất tác dụng của tổ máy j. N0x có thể được biểu diễn tương tự như sau: N i (U i ) ≤ EN max (11.61) Trong đó: N = ∑ β j H j ( Pj ) (11.62) j∈φ
  4. FEEE Ensuring Enhanced Education www.hcmute.edu.vn/feee/ Các ràng buộc “burn” có dạng: N = ∑ β j H j ( Pj ) ≥ Bmin , (11.63) j∈φ Trong đó: Bmin: là lượng CS phát tối thiểu yêu cầu ở giai đoạn I.  Các điều kiện ràng buộc phát thải có thể được viết dưới dạng tổng quát như sau: E i ( Z i ) ≤ 0.
  5. FEEE Ensuring Enhanced Education www.hcmute.edu.vn/feee/ VI. THƯỜNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU HOÁ (LP) Các yêu cầu sau đây cần phải được đáp ứng bởi bất kỳ các phương pháp giải cho bài toán OPF: + Độ tin cậy (an toàn) + Tốc độ: Tính toán OPF bao gồm tính toán các hàm mục tiêu và các ràng buộc phi tuyến với 10 ngàn biến. Nên phương pháp giải này yêu cầu phải hội tụ nhanh chóng. + Tính linh hoạt + Khả năng duy trì (phục hồi)
  6. FEEE Ensuring Enhanced Education www.hcmute.edu.vn/feee/ A. Lập trình tuyến tính(quy hoạch tuyến tính) Các bước cơ bản cần thiết trong thuật toán OPF dựa trên LP như sau: Giải bài toán dòng công suất cho các chế độ làm  Bước 1: việc định mức.  Bước 2: Tuyến tính hoá bài toán OPF bằng cách: • Xử lý các ràng buộc đã được giám sát. • Xử lý các biến điều khiển gia tăng.  Bước 3: Tuyến tính hoá mô hình mạng gia tăng bằng cách: • Xây dựng và tính toán ma trận tổng dẫn của mạng. • Biểu diễn các giới hạn gia tăng thu được ở bước 2.2
  7. FEEE Ensuring Enhanced Education www.hcmute.edu.vn/feee/ Bước 4: Giải bài toán OPF bị ràng buộc bởi một đôi đặt biệt, giải thuật LP phục hồi từng đoạn thẳng tính toán các biến điều khiển tăng. Bước 5: ập các biến điều khiển u = u + ∆u và giải Nh chính xác bài toán dòng công suất phi tuyến. Bước 6: ếu thay đổi các biến điều khiển ở bước 4 là N dưới sai số cho phép do người dùng quy định thì lời giải không đạt được. Nếu không, đi đến bước 4 và tiếp tục vòng lặp. Giải pháp dòng công suất tối ưu có thể thực hiện bằng cách sử dụng: + Phương pháp dòng công suất Newton –Raphson. + Phương pháp dòng công suất tách rời.
  8. FEEE START Ensuring Enhanced Education www.hcmute.edu.vn/feee/ COMPUTER п FROM EQUATION (11.77) Vòng lặp của COMPUTER C FROM EQUATION (11.76) LP ci = c j − π ' Pi (11.76) YES ARE ALL CS POSITIVE ? π = ( B − 1)' cb (11.77a) NO STOP B' π = cb (11.77b) SELECT THE MOST Hoặc NEGATIVE C SELECT A BASIS VARIABLE TO LEAVE Hình 11.6: THE BASIS IN Các bước của EXCHANGE FOR THE ONE ENTERING THE thuật toán để BASIS BY COMPUTING P thực hiện giải thuật LP UPDATE THE BASIS MATRIX
  9. FEEE Ensuring Enhanced Education www.hcmute.edu.vn/feee/ B. Ứng dụng lập trình tuyến tính trong OPF Ví dụ 1: Xây dựng bài toán OPF dựa trên lập trình tuyến tính cần hàm mục tiêu F để biểu diễn tập hợp các đường cong chi phí. F = ∑ ct (u t ) - Trong công thức LP, các bài toán công suất tác dụng và công suất phản kháng giải tách rời nhau. - Hàm mục tiêu của dòng công suất tối ưu phổ biến nhất là hàm chi phí tạo ra công suất tác dụng. - Đường cong chi phí của máy phát thu được tương ứng từ đường công suất nhiệt gia tăng (IHR). - Đường cong chi phí tuyến tính thu được bằng cách ước lượng đường cong chi phí bậc hai tại các giá trị khác nhau và tạo ra các đoạn thẳng giữa các điểm này.
  10. FEEE Ensuring Enhanced Education www.hcmute.edu.vn/feee/  Dạng cơ bản của đường cong chi phí cho sự lệch pha được biểu thị bởi: 0 ci (u i ) = k i (u i − u i ) 2 (11.78) Trong đó: ui : là biến (góc lệch pha) ui0: là giá trị ban đầu của biến điều khiển ki : là hệ số của đường cong chi phí Ví dụ 2: - Mục đích tối ưu hoá của việc điều khiển tối thiểu công suất tác dụng nhằm hạn chế việc điều khiển công suất tác dụng tới lượng tối thiểu cần thiết để làm giảm các vi phạm ràng buộc. - Nếu lời giải dòng công suất ban đầu không chứa các vi phạm ràng buộc thì không cần yêu cầu lập chương trình.
  11. FEEE Ensuring Enhanced Education www.hcmute.edu.vn/feee/ - Đường cong chi phí này được xác định bằng phép tính gần đúng cho các số hạng của hàm phạt bậc hai. Ví dụ 3: - Đường cong chi phí cho mục đích cực tiểu hoá sự thay đổi cực tiểu dòng công suất phản kháng thu được từ các hàm phạt. - Số mục tiêu tối ưu hoá việc điều khiển dòng công suất phản kháng giống hệt như công suất tác dụng trừ các đường cong chi phí dạng chữ V được dùng khi điều khiển công suất phản kháng.
  12. FEEE Ensuring Enhanced Education Ví dụ 4: www.hcmute.edu.vn/feee/ - Trong bài toán cực tiểu hoá tổn thất công suất tác dụng, mặt cắt phát sinh công suất tác dụng được giữ cố định còn mặt cắt công suất phản kháng thay đổi để đạt được giải pháp tổn thất tối thiểu. - Ngoài ra, sự lệch pha có thể được dùng để thay đổi mô hình dòng công suất tác dụng (MW) chẳn hạn như dùng để giảm tổn thất. - Hàm mục tiêu có thể được viết lại như sau: F = ∑ RI 2 (11.79) - Phương pháp này làm cực tiểu các thay đổi tổn thất công suất trong hệ thống. - Việc thay đổi tổn thất công suất ở hệ thống ∆PL liên quan đến sự thay đổi biến điều khiển bởi: T T T T  ∂P   ∂P  ∂P   ∆P    ∆φ +  L  ∆Vc +  L  ∆t +  L  ∆b. ∆PL =  L (11.80)  ∂φ   ∂V   ∂t   ∂b    c 
  13. FEEE Ensuring Enhanced Education c. Điểm bên trong www.hcmute.edu.vn/feee/ 1. Công thức OPF  Hàm mục tiêu - Viết bài toán OPF thành bài toán lập trình (quy hoạch) toán học sau đây: 1 Min F = U T G.U + R T x + C 2 Với giả thuyết là: x min ≤ x ≤ x max h(u , x) = 0 u min ≤ u ≤ u max g (u , x) ≤ 0 VG  V D    Biến điều khiển: u =  T  Biến độc lập:x = QG   PL  θ    + Trước tiên tuyến tính hoá ràng buộc của đẳng thức h(u,x). −T T ∆x = − hx (hu ∆u + h), (a)
  14. FEEE Ensuring Enhanced Education www.hcmute.edu.vn/feee/ + Và tuyến tính hoá ràng buộc của bất đẳng thức g(u,x). T T g u ∆u + g x ∆x + g ≤ 0. (b) Kết hợp (a) và (b) −T −T T T ( g u − g x hx hu )∆u + ( g − hx h) ≤ 0. Do đó, dạng bậc hai của bài toán OPF là: 1 F= ∆U T G∆U + R T ∆U + C 2 T −T T −T T Với giả thuyết là: ( g u − g x hx hu )∆ u + ( g − hx h) ≤ 0 ∆u min ≤ ∆u ≤ ∆u max −T T ∆x min ≤ − hx hu ∆u ≤ ∆x max −T ∆x min = x min − xbase + hx h −T ∆x max = x max − xbase + hx h ∆u min = u min − u base ∆u max = u max − u base
  15. FEEE Ensuring Enhanced Education www.hcmute.edu.vn/feee/  Dạng bậc hai của bài toán OPF có thể được biểu diễn như sau: 1 Min F = U T GU + R T U + C 2 Với giả thuyết là: b min ≤ AU ≤ b max hoặc 1T T Min F = U GU + R U + C 2 R = [ R ,0 ] AU = b T [ ] U = [U , S1 , S 2 ] b = b min , b max G 0 0 A − I 0 G =  0 0 0 A= C =C I   A 0   0 0 0   Trong đó I là ma trận đơn vị.
  16. FEEE Giải bài toán OPF Ensuring Enhanced Education 1T T www.hcmute.edu.vn/feee/ F = U GU + R U + C giả thuyết là: AU = b Min 2  Sử dụng phương pháp điểm bên trong và bắt đầu tại điểm cho phép ban đầu U0 tại k = 0. [ ] k k D = diag U 1 ,...., U n k Bước 1: B k = A.D k Bước 2: dp = {( B ) ( B ( B ) ) B − 1} D (G.u + R ). k −1 k kT k kT k k Bước 3: { }  −1 Bước 4:  r , r0   T T = ( D k dp k ) T .G.( D k dp k ) β2 =  T ≤0 10 6 ,    β = min{ β1 , β 2 } = U + β .D .dp k +1 Bước 6: k k k U Đặt k: = k+1, và đi đến bước 2. Kết thúc khi dp < ε .
  17. FEEE Star t Ensuring Enhanced Education www.hcmute.edu.vn/feee/ Input Power System data, including power flow and OPF data Run Initial Power Flow to obtain the Base Case solution 1. Select the Objective Function of OPF. E.g. Loss Minimization. 2. Convert it to Quadratic Form. Determine the control variable U and the dependent variable X e.g. [ ] X = [ QG , VD ,0] Economic Dispatch,, T T U = Pg , PL and T Select the OPF constraints and linearize them about the base case power flow Solution Establish Quadratic Programming (QP) OPF model Obtain the QP ,parameters: b , and c A R ,G , [ ] D k = diaget 1 ,..., U n SU k k C B B = A.D k k Compute
  18. FEEE ) }( { dp k = ( B k )T ( B k ( B k )T ) B k − 1 D k G.U + R Compute −1 k Ensuring Enhanced Education www.hcmute.edu.vn/feee/ C B Calculate the optimal step sizes β1 and β2 using Step 4 and 5 + β D k .dp U k +1 = U k Updating: k no Isdp < ε ? yes Run Power Flow and Check the Constraints yes Violation s? no no Is ∆obj < ε 2 ? Figure 11.7: OPF implementation yes flowchart by quadratic interior Print/ Display Optimal Power Flow solution point method Sto p
  19. FEEE SỬ DỤNG KỸ THUẬT TỐI ƯU HÓA Ensuring Enhanced Education www.hcmute.edu.vn/feee/ CHƯƠNG TRÌNH KHÔNG TUYẾN TÍNH CHƯƠNG TRÌNH BẬC HAI LIÊN TỤC PHƯƠNG PHÁP LAGRANGIAN GIA TĂNG KHÁI QUÁT HÓA GRADIENT SUY GIẢM LAGRANGIAN GIA TĂNG THUẬT TOÁN OPF PHI TUYẾN
  20. FEEE CHƯƠNG TRÌNH KHÔNG TUYẾN TÍNH Ensuring Enhanced Education www.hcmute.edu.vn/feee/ Xét một hàm mục tiêu f(X): − ∇f ( X ) là một vector có hướng với điểm ngọn hướng theo chiều giảm của hàm f(X). Giả định rằng bài toán thì không có ràng buộc. Lời giải tối ưu có thể đạt được bằng cách sử dụng thuật toán sau: Bước 1: Giả định một sự giá trị ban đầu X0. Bước 2: Tìm chiều giảm Dk. Bước 3: Tìm chiều dài bước ak X k +1 = X k + a k D k Bước 4: Đặt Bước 5: Nếu X k +1 − X k ≤ ε , thì X k +1 là l ời gi ải, ε là thông s ố dung sai. Bước 6: Tăng giá trị k. Chuyển về bước 2.
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2