Tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.43 MB, 22 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN PHÚ CẦN
TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN GIẢM CHI PHÍ VẬN HÀNH
XÉT ĐẾN NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN
NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250
S K C0 0 3 6 0 4
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2012
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN PHÚ CẦN
TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN GIẢM CHI PHÍ VẬN HÀNH
XÉT ĐẾN NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN
NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2012
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN PHÚ CẦN
TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN GIẢM CHI PHÍ VẬN HÀNH
XÉT ĐẾN NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN
NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250
Hướng dẫn khoa học:
TS. TRƯƠNG VIỆT ANH
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2012
Luận văn tốt nghiệp
Lý lịch khoa học
LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC.
Họ và tên: Nguyễn Phú Cần
Giới tính: Nam.
Ngày, tháng, năm sinh: 21/07/1980.
Nơi sinh: Cà Mau.
Quê quán: Huyện Cái Nước – tỉnh Cà Mau.
Dân tộc: Kinh.
Địa chỉ liên lạc: Ấp Lý Ấn – Xã Hưng Mỹ - huyện Cái Nước – tỉnh Cà Mau.
Điện thoại cơ quan: 0963.999.123
Fax:
Điện thoại nhà riêng: 0780.3858.192.
E-mail:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO.
Đại học:
Hệ đào tạo: chính quy
Thời gian đào tạo từ: 1998 đến năm 2003.
Nơi học (trường, thành phố): Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh.
Ngành học: Điện – Điện tử.
Tên luận văn tốt nghiệp: Thiết kế trạm 110/22 kV Hồng Dân.
Thời gian & nơi bảo vệ luận văn tốt nghiệp: học kỳ 1 năm học 2002-2003 tại
Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh.
Người hướng dẫn: Ths.Nguyễn Thị Hoàng Liên.
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC.
Thời gian
03/200303/2004
03/200406/2005
Nơi công tác
Công việc đảm nhiệm
Đội Cao Áp Điện lực Cà Mau
Cán bộ kỹ thuật
Phòng KH-KT-VT Điện lực Cà Mau
Cán bộ kỹ thuật
HVTH: Nguyễn Phú Cần
Trang i
GVHD: TS.Trương Việt Anh
Luận văn tốt nghiệp
Lý lịch khoa học
06/2005-
Phòng Viễn Thông và Công nghệ
06/2008
thông tin
06/200802/2009
02/200903/2011
03/2011 – nay
Cán bộ kỹ thuật,
phó phòng
Điện lực Cái Nước
Phó giám đốc kỹ thuật
Điện lực Cái Nước
Giám đốc
Phòng Vật Tư Công ty Điện lực Cà
Mau
HVTH: Nguyễn Phú Cần
Trang ii
Trưởng phòng
GVHD: TS.Trương Việt Anh
Luận văn tốt nghiệp
Lời cam đoan
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 21 tháng 09 năm 2012
Người cam đoan
Nguyễn Phú Cần
HVTH: Nguyễn Phú Cần
Trang iii
GVHD: TS.Trương Việt Anh
Luận văn tốt nghiệp
Lời cảm ơn
LỜI CẢM ƠN
Trước hết, em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất của em
gửi đến Tiến Sĩ Trương Việt Anh, người Thầy đã tận tụy hướng dẫn em trong suốt
quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn này.
Chân thành cảm ơn quí thầy cô Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM và
Trường Đại Học Bách khoa TP.HCM đã giảng dạy em trong suốt hai năm học.
Và cuối cùng, xin cảm ơn đến tất cả các đồng nghiệp, bạn bè và đặc biệt là
người vợ yêu dấu 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 21 tháng 09 năm 2012
Nguyễn Phú Cần
HVTH: Nguyễn Phú Cần
Trang iv
GVHD: TS.Trương Việt Anh
Luận văn tốt nghiệp
Tóm tắt
TÓM TẮT
Luận văn này trình bày một giải thuật tái cấu hình lưới điện phân phối (LĐPP)
nhằm giảm chi phí vận hành có xét đến việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện bằng
cách ngoài tổn hao năng lượng, chi phí vận hành, hàm mục tiêu còn sử dụng thêm
chỉ số điện năng ngừng điện (ANĐ), thời gian ngừng điện (TNĐ) thông qua các chỉ số
ANĐ và TNĐ của các khu vực phụ tải trong LĐPP. Các chỉ số này được thống kê từ
số liệu nguyên nhân và thời gian khắc phục sự cố của các công ty điện. Thông qua
các kết quả khảo sát trên LĐPP từ đơn giản đến phức tạp và đặc biệt trên LĐPP của
thành phố Cà Mau đều cho thấy sau khi tái cấu hình lưới (TCHL), thời gian ngừng
cung cấp điện và điện năng ngừng cung cấp giảm đáng kể và từ đó nâng cao độ tin
cậy cung cấp điện cho khách hàng. Điều này cho thấy tính đúng đắn, hiệu quả của
hàm mục tiêu và giải thuật.
ABSTRACT
This thesis presents an algorithm to re-configure the distribution grid to reduce
operating costs, taking into account improving the reliability of power supply by
external energy loss, operating costs, the objective functionuse more electrical
power indicator stop, stop time power through indicators ANĐ and TNĐ of the load
area in the distribution grid. These indicators are statistics from the raw data and
time troubleshooting of power companies. Through the survey results on the
distribution grid from simple to complex, and especially on the city's distribution
grid Mau showed after network reconfiguration, time to stop the power supply and
powerstop providing significantly reduced and thereby improve the reliability of
power supply to customers. This shows the correctness and efficiency of the
objective function and algorithm.
HVTH: Nguyễn Phú Cần
Trang v
GVHD: TS.Trương Việt Anh
Luận văn tốt nghiệp
Mục lục
MỤC LỤC
Trang tựa
Trang
Quyết định giao đề tài
Lý lịch khoa học ....................................................................................................... i
Lời cam đoan .......................................................................................................... iii
Lời cảm ơn ............................................................................................................. iv
Tóm tắt ......................................................................................................................v
Mục lục ................................................................................................................... vi
Danh sách các chữ viết tắt ........................................................................................x
Danh sách các hình ................................................................................................. xi
Danh sách các bảng ............................................................................................... xii
Chương 1. Giới Thiệu Luận Văn ........................................................................01
1.1. Đặt vấn đề .......................................................................................................01
1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn .................................................................02
1.3. Phạm vi nghiên cứu ..........................................................................................02
1.4. Phương pháp giải quyết bài toán ......................................................................03
1.5. Điểm mới của luận văn ....................................................................................03
1.6. Giá trị thực tiễn của luận văn ...........................................................................04
1.7. Bố cục của luận văn .........................................................................................05
Chương 2: Tổng quan về lưới điện phân phối ....................................................06
2.1. Đặc điểm của lưới điện phân phối ...................................................................06
2.1.1 Ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của hệ thống điện ....................07
2.1.2. Cấu trúc lưới điện ..........................................................................................08
2.2. Hiện trạng và đặc điểm của lưới điện phân phối ở Việt Nam ..........................09
2.3. Các bài toán tái cấu hình lưới điện ở góc độ vận hành ....................................10
2.4. Độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải .........................................................11
2.5. Các nghiên cứu khoa học .................................................................................12
2.5.1. Bài toán xem xét tác động của môi trường ...................................................12
HVTH: Nguyễn Phú Cần
Trang vi
GVHD: TS.Trương Việt Anh
Luận văn tốt nghiệp
Mục lục
2.5.1.1. Phương pháp cây sự cố - Grap tree ............................................................13
2.5.1.2. Mô hình của Peng Wang và Roy Billinton ................................................15
2.5.1.2. Mô hình cải tiến của Karin Alvehag và Lennart Söder ............................16
2.5.2. Bài toán tái cấu hình lưới điện phân phối .....................................................18
2.5.2.1. Mô hình toán học lưới điện phân phối .......................................................18
2.5.2.2. Phương pháp Heuristic và tối ưu hóa ....................................................20
2.5.2.3. Các giải thuật heuristic hiện đại ................................................................23
2.5.2.3.a. Thuật toán di truyền - Genetic Algorithm (GA) ................................24
2.5.2.3.b. Phương pháp logic mờ - Fuzzy Logic .....................................................26
2.5.2.3.c. Mạng thần kinh nhân tạo - Artificial Neural Network (ANN) .........27
2.5.2.3.d. Hệ chuyên gia ..........................................................................................27
2.5.2.3.e. Phương pháp bầy đàn - Particle Swarm Method (PSM) ..................28
2.5.2.3.f. Phương pháp tìm kiếm TABU - Tabu Search Method (TS) .............28
2.5.2.3.g. Phương pháp mô phỏng luyện kim - (SA) ..............................................29
2.5.2.3.h. Phương pháp tối ưu Kiến - Ant Colony Optimization Method .........30
2.5.2.3.k. Mô phỏng cây tăng trưởng – PGSA ........................................................31
2.6. Hướng nghiên cứu của luận văn ......................................................................31
Chương 3: Phương pháp tiếp cận ........................................................................33
3.1. Đặt vấn đề ........................................................................................................33
3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy ...............................................................34
3.2.1. Các phần tử của hệ thống điện ......................................................................34
3.2.2. Vị trí máy phát dự phòng ..............................................................................36
3.2.3. Sự biến đổi tải theo thời gian ........................................................................36
3.2.4. Điều kiện môi trường ....................................................................................37
3.3. Xây dựng mô hình, mô hình hóa hệ thống phân phối ......................................37
3.3.1. Mô hình nguồn ..............................................................................................37
3.3.2. Mô hình tải ....................................................................................................40
3.3.3. Mô hình cường độ hỏng hóc và thời gian sửa chữa ......................................40
3.3.4. Mô hình phân chia sơ đồ lưới điện................................................................42
HVTH: Nguyễn Phú Cần
Trang vii
GVHD: TS.Trương Việt Anh
Luận văn tốt nghiệp
Mục lục
3.4. Các chỉ tiêu, phương pháp đánh giá độ tin cậy hệ thống cung cấp điện ..........45
3.4.1. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện .......................45
3.4.2. Các phương pháp tính toán độ tin cậy cung cấp điện ...................................49
3.5. Mô hình toán để TCHL giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao ĐTCCCĐ ..51
3.5.1. Cực tiểu chi phí vận hành Closs ......................................................................53
3.5.2. Cực tiểu chi phí bồi thường do ngừng điện gây ra ........................................53
3.5.3. Cực tiểu chi phí chưa kiểm soát Cdiff ............................................................56
3.5.4. Hàm đa mục tiêu ...........................................................................................56
3.6. Xây dựng giải thuật tối ưu hai giai đoạn .........................................................58
Chương 4: Thực hiện tính toán............................................................................61
4.1. LĐPP mạch vòng của Roy Billinton Test System ...........................................61
4.1.1. Mô tả hệ thống ..............................................................................................61
4.1.2. Thực hiện tính toán cho hệ thống ..................................................................62
4.1.3. Thực hiện tính toán theo giải thuật ...............................................................63
4.2. Mô hình 5 khu vực để tính toán giải thuật .......................................................64
4.2.1. Mô tả hệ thống ..............................................................................................64
4.2.2. Thiết lập các ma trận .....................................................................................66
4.2.3. Thực hiện tính toán cho lưới điện hiện hữu ..................................................67
4.2.4. Thực hiện tính toán theo giải thuật ...............................................................67
4.3. Áp dụng tính toán trên lưới điện Thành phố Cà Mau ......................................69
4.3.1. Giới thiệu lưới điện thành phố Cà Mau ........................................................69
4.3.2. Một số số liệu các phát tuyến ........................................................................71
4.3.2.1 Thông tin các phát tuyến .............................................................................71
4.3.2.2 Số liệu sự cố điển hình của Điện lực Thành phố Cà Mau ..........................71
4.3.3 Kiểm tra giải thuật trên lưới điện Thành phố Cà Mau ...................................73
4.4. Một số đề xuất cho lưới điện Thành Phố Cà Mau ...........................................74
4.5. Kết luận ............................................................................................................80
Chương 5: Kết luận và đề xuất ............................................................................81
5.1. Kết luận ............................................................................................................81
HVTH: Nguyễn Phú Cần
Trang viii
GVHD: TS.Trương Việt Anh
Luận văn tốt nghiệp
Mục lục
5.2. Những hạn chế và hướng phát triển của đề tài ..................................................... 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 84
PHỤ LỤC LĐPP ROY BILLINTON TEST SYSTEM ................................................ 88
PHỤ LỤC TÍNH PSS/ADEP LĐPP 5 KHU VỰC ........................................................ 89
PHỤ LỤC LĐPP TP CÀ MAU ....................................................................................... 90
PHỤ LỤC PHẦN MỀM TÍNH ANĐ, TNĐ KHU VỰC .................................................. 91
HVTH: Nguyễn Phú Cần
Trang ix
GVHD: TS.Trương Việt Anh
Luận văn tốt nghiệp
Danh sách các chữ viết tắt
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
TCHLĐ: tái cấu hình lưới điện.
ĐTCCCĐ: độ tin cậy cung cấp điện.
LĐPP: lưới điện phân phối.
λ: cường độ hỏng hóc.
r: thời gian sửa chữa.
GA: thuật toán di truyền.
Fuzzy Logic: phương pháp logic mờ.
ANN: phương pháp mạng thần kinh nhân tạo.
PSO: phương pháp bầy đàn.
TS: phương pháp bảng tìm kiếm.
SA: phương pháp mô phỏng luyện kim.
PGSA: phương pháp mô phỏng cây tăng trưởng.
SAIDI: thời gian mất điện trung bình của lưới điện phân phối.
SAIFI: số lần mất điện trung bình của lưới điện phân phối.
CAIDI: thời gian trung bình của một lần mất điện.
ASAI: độ sẵn sàng cung cấp điện.
ENS: nâng lượng không thể cung cấp.
MAIFI: số lần mất điện trung bình thoáng qua của lưới phân phối.
TNĐ: thời gian ngừng điện của một khu vực do ảnh hưởng sự cố của các khu vực
khác.
ANĐ: Điện năng ngừng cung cấp của khu vực do ảnh hưởng sự cố của các khu
vực khác.
Ctotal: tổng chi phí cho việc tái cấu hình lưới điện.
Closs: chi phí do tổn thất khi TCHLĐ.
CENS: chi phí do năng lượng không cung cấp.
Cdiff: chi phí chưa thể kiểm soát.
HVTH: Nguyễn Phú Cần
Trang x
GVHD: Trương Việt Anh
Luận văn tốt nghiệp
Danh sách các hình
DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1. Tổn thất điện năng của EVN ........................................................... 07
Hình 2.2a. Sơ đồ lưới điện hình tia ................................................................ 08
Hình 2.2b. Sơ đồ cung cấp điện mạch vòng vận hành hình tia ....................... 09
Hình 2.3. Biểu đồ tỷ trọng các cấp điện áp LĐTA khu vực miền Nam .......... 09
Hình 2.4. Mô hình quản lý khách hàng theo phần tử cấp điện ........................ 12
Hình 2.5. Mô hình phân chia lưới phân phối ................................................... 13
Hình 2.6. Hai trạng thái của thiết bị ................................................................ 15
Hình 2.7. Mô hình theo gió và sét ................................................................... 17
Hình 2.8. Mô hình của một hệ thống mờ ......................................................... 26
Hình 2.9. Sơ đồ chung của một PSO ............................................................... 28
Hình 2.10. Minh họa tìm kiếm bằng TS .......................................................... 29
Hình 3.1. Nguồn dự phòng trong lưới điện phân phối .................................... 33
Hình 3.2. Mô hình xét độ tin cậy của hệ thống điện ....................................... 34
Hình 3.3a. Đường cong Bathtub điển hình ...................................................... 35
Hình 3.3b. Đường cong Bathtub của 2 TB ...................................................... 35
Hình 3.4. Thống kê sự cố trong một năm ........................................................ 37
Hình 3.5. Đồ thị phụ tải ngày theo thời gian ................................................... 38
Hình 3.6a. Sự cố thoáng qua năm 2010 & đầu năm 2011 của EVN SPC ...... 40
Hình 3.6b. Sự cố vĩnh cửu năm 2010 & đầu năm 2011 của EVN SPC .......... 40
Hình 3.7. Sơ đồ hệ thống cung cấp điện với phân miền khu vực .................... 42
Hình 3.8. Sơ đồ tải cung cấp từ một nguồn ..................................................... 53
Hình 3.9. Sơ đồ hệ thống cung cấp điện hình tia ............................................. 54
Hình 3.10. Minh họa chi phí bồi thường và lợi nhuận của ngành điện ........... 58
Hình 3.11. Lưu đồ TCHL giảm chi phí vận hành xét đến nâng cao ĐTCCĐ . 59
Hình 4.1. Lưới điện Roy Billinton Test System .............................................. 62
Hình 4.2. Sơ đồ nối điện của 5 khu vực .......................................................... 65
Hình 4.3. Sơ phân chia khu vực lưới điện Thành phố Cà Mau ....................... 70
HVTH: Nguyễn Phú Cần
Trang xi
GVHD: TS. Trương Việt Anh
Luận văn tốt nghiệp
Danh sách các bảng
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1. Tỷ trọng các thành phần phụ tải năm 2011 của EVN ....................... 6
Bảng 2.2. Khối lượng LĐPP và tổng dung lượng trạm của EVN SPC ........... 10
Bảng 2.3. Phạm vi ứng dụng của các bài toán tái cấu hình lưới ..................... 11
Bảng 3.1. Chi phí thiệt hại của khách hàng ngừng cung cấp điện (k$/kW) .... 55
Bảng 3.2. Thống kê chi phí thiệt hại do gián đoạn cung cấp điện................... 56
Bảng 4.1. Số liệu đường dây cung cấp điện .................................................... 61
Bảng 4.2. Các giá trị độ tin cậy của các nút tải ............................................... 62
Bảng 4.3. Kết quả các bước thực hiện giải thuật ............................................. 63
Bảng 4.4. Kết quả cho trước và sau khi TCHLĐ ............................................ 64
Bảng 4.5. Số liệu chiều dài, khách hàng, thời gian sửa chữa .......................... 66
Bảng 4.6. Một số liệu của lưới điện trước khi TCHLĐ................................... 67
Bảng 4.7. Tổng hợp các chỉ số sau khi tái cấu hình ........................................ 69
Bảng 4.8. Số liệu cơ bản các phát tuyến cung cấp điện TP Cà Mau ............... 71
Bảng 4.9. Thống kê theo loại sự cố ................................................................. 72
Bảng 4.10. Thống kê sự cố và thời gian khắc phục theo mùa ......................... 72
Bảng 4.11. Số liệu chiều dài, khách hàng, thời gian sửa chữa. ....................... 73
Bảng 4.12. Lợi nhuận tính toán chuyển tải theo các số liệu thực tế ................ 73
Bảng 4.13. Bảng tính TNĐ, ANĐ theo mùa mưa của 7 tháng đầu năm 2012 .... 74
Bảng 4.14. Lợi nhuận do chuyển tải và giá tăng cho khách hàng ................... 76
Bảng 4.15. Lợi nhuận do chuyển tải và giá tăng cho khách hàng ................... 76
Bảng 4.16. Lợi nhuận do chuyển tải và giá tăng cho khách hàng ................... 77
Bảng 4.17. Các thông số sau khi tái cấu hình có đầu tư .................................. 78
Bảng 4.18. Thiệt hại loại khách hàng theo thời gian ....................................... 79
HVTH: Nguyễn Phú Cần
Trang xii
GVHD: TS.Trương Việt Anh
Chương 1: Giới thiệu luận văn
GVHD: TS.Trương Việt Anh
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU LUẬN VĂN
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay khi mà cuộc sống của người dân ngày càng tăng cao, các ngành công
nghiệp, dịch vụ cũng như các ngành khác không ngừng phát triển mạnh mẽ, trong
khi mục tiêu phát triển và tăng trưởng là nhiệm vụ hàng đầu của các chính phủ, thì
nhu cầu tiêu thụ điện sẽ ngày càng lớn. Chính vì vậy, mục tục tiêu phát triển thêm
các nguồn điện phục vụ cho nhu cầu xã hội thật sự là một vấn đề nhức nhối và hết
sức khó khăn đối với hầu hết các quốc gia trên thế giới. Song song đó, chất lượng
điện năng phân phối đến các hộ tiêu thụ ngày phải càng cải thiện, độ tin cậy ngày
phải được nâng cao, cũng là những mục tiêu song hành của các quốc gia trong lĩnh
vực năng lượng điện.
Hiện tại, khi mà các nguồn nguyên nhiên liệu từ hóa thạch đã dần cạn kiệt và
gây ô nhiễm môi trường, các quốc gia đang tập trung nghiên cứu các loại năng
lượng mới và các phương án tái cấu hình lưới điện phân phối. Xét ở góc độ dựa vào
nền tảng cơ sở vật chất hay các kết cấu lưới điện hiện có, thì phương án tái cấu hình
lưới điện sẽ tốt hơn. Phương án tái cấu hình lưới hiện tại có khá nhiều nghiên cứu
đã được công bố, điểm khác nhau cơ bản của các giải thuật là xây dựng mô hình tìm
kiếm để có được dòng công suất tối ưu trên các nhánh, chi phí là tối ưu, thời gian
hội tụ, kết quả trả về, thời gian tính toán, khả năng áp dụng thực tế và tính chính xác
có thể chấp nhận được của các kết quả nêu trên.
Đối với hệ thống điện phân phối thì việc nghiên cứu để nâng cao độ tin cậy thật
sự không phải là một vấn đề đơn giản, bởi lẽ do mức độ phân bố của lưới điện phân
phối là rộng khắp và dày đặc do đó hệ thống điện phân phối sẽ phải đối mặt với
hàng loạt mối nguy hiểm, đặc biệt phải kể đến là do tác động của điều kiện thời tiết
khắc nghiệt với hai nguyên nhân chính là gió và sét. Chẳng những thế, sự tác động
của các yếu tố thời tiết là rất khó kiểm soát, chúng ta chỉ có thể thống kê qua kết
quả của nhiều để làm cơ sở phân tích. Do đó, việc cần phải xây dựng mô hình tác
HVTH: Nguyễn Phú Cần
Trang 1
Chương 1: Giới thiệu luận văn
GVHD: TS.Trương Việt Anh
động của điều kiện thời tiết để nhằm nâng cao độ tin cậy là điều hết sức cần thiết
bởi lẽ nó sẽ cho chúng ta những quyết định quan trọng trong cải tạo, đầu tư và vận
hành tốt nhất cho khách hàng như: giảm thời gian ngừng điện, điện năng không thể
cung cấp, nâng cao công suất truyền tải,.v.v. Cho đến thời điểm hiện nay, đã có một
số nghiên cứu đã được công bố, các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc xem xét
tác động của hai yếu tố chính là cường độ gió và cường độ sét, sau đó được kiểm
chứng qua mô phỏng và các khu vực có điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
1.2 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN
Mục tiêu nghiên cứu là tìm ra giải thuật tái cấu hình lưới điện phân phối giảm
chi phí vận hành có xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, nhằm mục đích giảm
thiểu thời gian ngừng điện, điện năng ngừng cung cấp, tối ưu hóa dòng công suất,
giảm tổn thất điện năng, và đặc biệt là tăng lợi ích kinh tế cho doanh nghiệp bao
gồm doanh nghiệp bán điện (EVN), các doanh nghiệp sản xuất, dịch vụ, thương mại
và nhân dân trên các tuyến đường dây đang cung cấp.
Từ mục tiêu nghiên cứu như trên, nên nhiệm vụ của luận văn bao gồm các vấn
đề sau:
1. Tìm phương pháp toán học để giải cho phù hợp.
2. Xây dựng hàm mục tiêu đạt mục đích đặt ra
3. Kiểm chứng trên lưới điện mẫu, lưới điện thực tế nhằm đánh giá tính đúng
đắn của ý tưởng đề xuất đồng thời so sánh với kết quả thực tế vận hành của
lưới điện thực tế.
4. Đánh giá lại phương pháp thực hiện, đề xuất những hướng nghiên cứu nhằm
phát triển tốt hơn vấn đề đang quan tâm.
5. Kiểm chứng những vấn đề đề xuất trên phần mềm PSS/ADEPT 5.16.
6. Lập trình phần mềm để tính toán theo cho các khu vực khác nhau ( phần
mềm sẽ áp dụng cho sơ đồ thực tế ).
1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu xoay quanh bài toán tái cấu hình lưới trên lưới điện phân phối có
cấu hình mạch vòng nhưng vận hành hình tia và chịu tác động hỏng hóc của điều
HVTH: Nguyễn Phú Cần
Trang 2
Chương 1: Giới thiệu luận văn
GVHD: TS.Trương Việt Anh
kiện môi trường chẳng hạn như các yếu tố cường độ gió, cường độ sét, các thiết bị,
vị trí nguồn dự phòng .v.v., và sự thay đổi của các yếu tố này theo thời gian như
tuần, tháng và các mùa. Bài toán sẽ được nghiên cứu trong luận văn bao gồm các
vấn đề:
1. Bài toán tái cấu hình lưới điện giảm chi phí (BT1) vận hành dựa vào giải
thuật kết nối, gien, luyện kim, giải thuật kiến .v.v.
2. Bài toán 2: Kết hợp bài toán kết hợp giảm chi phí vận hành (BT1) và bài toán
xét đến nâng cao độ tin cậy theo điều kiện thời tiết với các yếu tố được đặt ra
là sự hỏng hóc, thời gian sửa chữa của các khu vực cần được vào các công
thức để xem xét và tính toán.
1.4 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN
Ở đây chúng ta sử dụng các phương pháp sau:
1. Sử các phương pháp toán học hiện đại như giải thuật tìm kiếm, gien, quan hệ
mờ đặc biệt là giải thuật hueristic kết nối để giải quyết bài toán tái cấu hình
lưới giảm tổn thất công suất tác dụng.
2. Sử dụng quan hệ mờ để xây dựng hàm mục tiêu lợi nhuận bằng cách tái cấu
hình lưới nâng cao độ tin cậy, giảm thời gian mất điện để đạt được mục tiêu
lợi nhuận.
3. Sử dụng phương pháp mô hình hóa để kiểm tra trên lưới điện thực tế của
Thành Phố Cà Mau và một số lưới điện chuẩn.
1.5 ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN
1. Xây dựng được hàm mục tiêu lợi nhuận cho bài toán tái cấu hình lưới điện
phân phối tối ưu chi phí xét đến nâng cao độ tin cậy cung cấp điện thông qua
cực tiểu hàm chi phí thiệt hại của khách hàng do ngừng cung cấp điện và các
hệ số ảnh hưởng theo thời gian đã được đưa vào xem xét.
2. Đề xuất và ứng dụng giải thuật heuristic kết nối để tìm ra cấu hình lưới điện
phân phối tối ưu theo hàm mục tiêu đã xây dựng.
HVTH: Nguyễn Phú Cần
Trang 3
Chương 1: Giới thiệu luận văn
GVHD: TS.Trương Việt Anh
3. Kết hợp được những giá trị thực tế vận hành vào hàm mục tiêu, từ đó đánh
giá được kết quả thực tế đang vận hành và so sánh được với cấu hình đề
xuất.
4. Đưa các giá trị phụ thuộc vào thời gian khó kiểm soát vào hàm mục tiêu xem
xét, tức là biến các biến không thể kiểm soát được thành những biến có thể
kiểm soát được.
5. Đưa ra những phương pháp dự đoán nhằm đưa ra các phương án vận hành
tối ưu có thể cho những trường hợp khác nhau của lưới điện.
1.6 GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN
1. Xây dựng giải thuật tái cấu hình lưới điện phân phối tối ưu chí phí xét đến
nâng cao độ tin cậy cung cấp điện được chứng minh bằng lý thuyết lẫn kết
quả tính toán cho thấy một lưới điện có cấu hình đúng sẽ nâng cao được độ
tin cậy cung cấp điện, giảm được chi phí vận hành hệ thống điện phân phối
và dẫn đến giảm được giá thành điện năng cung cấp đến khách hàng sử dụng
điện.
2. Góp phần vào các nghiên cứu liên quan đến các bài toán tái cấu hình lưới
điện phân phối.
3. Làm tài liệu tham khảo cho công tác nghiên cứu và vận hành lưới điện phân
phối.
4. Góp phần là cơ sở để các Công ty điện lực xem xét kết hợp với phương án
điều độ tuần do trung tâm điều độ quốc gia ban hành, nhằm chọn ra phương
án vận hành tối ưu cho Công ty của mình.
5. Là tiêu chí quan trọng trong việc xem xét các phương án cải tạo ( sửa chữa
lớn ), kết lưới, đầu tư xây dựng nhằm đạt được mục tiêu điều hành trong đầu
tư của các Công ty điện lực.
6. Ra quyết định xử lý trong những tình huống bình thường và đột xuất như các
điều độ viên, luôn đảm bảo các quy định nghiêm ngặt trong công tác điều độ
của ngành điện quy định.
HVTH: Nguyễn Phú Cần
Trang 4
Chương 1: Giới thiệu luận văn
GVHD: TS.Trương Việt Anh
7. Tạo những tình huống giả định để nhằm nâng cao cho các điều độ viên có
kinh nghiệm và góp phần đào tạo các điều độ viên mới.
8. Tra cứu, tìm kiếm, truy xuất các quả theo yêu cầu nghiệp vụ một cách nhanh
chóng.
1.7 BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN
Luận văn được thực hiện bao gồm các chương sau:
Chương 1: Giới thiệu về luận văn.
Chương 2: Tổng quan về lưới điện trung áp, vấn đề sẽ nghiên cứu trong luận
văn.
Chương 3: Phương pháp tiếp cận.
Chương 4: Thực hiện tính toán.
Chương 5: Kết luận và đề xuất.
Phụ lục và tài liệu tham khảo.
HVTH: Nguyễn Phú Cần
Trang 5
Chương 2: Tổng quan về LĐTA
GVHD: TS.Trương Việt Anh
CHƢƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
2.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
Lưới điện phân phối (LĐPP) là lưới điện chuyển tải điện năng trực tiếp từ các
trạm biến thế trung gian ( thường là các trạm: 110/22 kV, 110/35/22 kV, 35/22 kV)
đến khách hàng. Đường dây truyền tải thường được vận hành mạch vòng hay mạch
tia, còn các đường dây phân phối luôn được vận hành hở trong mọi trường hợp.
Nhờ cấu hình vận hành hở mà hệ thống relay bảo vệ chỉ cần sử dụng loại relay quá
dòng. 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 khoá điện nằm trên các
mạch vòng, do đó trên lưới phân phối có rất nhiều khoá điện.
Một đường phân phối theo [2] có hai loại phụ tải là phụ tải dân dụng (là phụ tải
điện thuộc thành phần phụ tải Sinh hoạt dân dụng ) và phụ tải phi dân dụng ( là phụ
tải điện thuộc các thành phần phụ tải Công nghiệp-Xây dựng, Thương nghiệpKhách sạn-Nhà hàng, Nông-Lâm-Thủy sản và Các hoạt động khác), 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, trong tháng và trong
từng mùa. Vì vậy, trên các đường 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, ảnh hưởng tuổi
thọ thiết bị và làm tăng tổn thất trên lưới điện trung áp.
Bảng 2.1.Tỷ trọng các thành phần phụ tải năm 2011 của EVN [8]
Công
nghiệp, Xây
dựng
Thương nghiệp, Nhà
hàng, Khách sạn
Quản lý,
tiêu dùng
Hoạt động
khác
Nông, lâm
nghiệp, thủy sản
52,67 %
4,61 %
37,78 %
3,28 %
1,12 %
HVTH: Nguyễn Phú Cần
Trang 6
S
K
L
0
0
2
1
5
4
