BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THÁI BÌNH MẠNG NƠRON SONG SONG ĐÁNH GiÁ ỔN ĐỊNH ĐỘNG HÊ ̣ THỐNG ĐIỆN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 S K C0 0 5 2 1 0 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THÁI BÌNH MẠNG NƠRON SONG SONG ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐỘNG HÊ ̣ THỐ NG ĐIỆN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THÁI BÌNH MẠNG NƠRON SONG SONG ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐỘNG HỆ THỐNG ĐIỆN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2017 LÝ LỊCH KHOA HỌC I.
LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: NGUYỄN THÁI BÌNH Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 08/04/1990 Nơi sinh: Bình Định Quê quán: Bình Định Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Đội 4, thôn An Vinh 2, xã Tây Vinh, huyện Tây Sơn, tỉnh Bình Định. Điện thoại di động: 090-804-6568 E-mail: nguyenthaibinhcn@gmail. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ tháng 8/2008 đến tháng 08/2012 Nơi học: Trường Đại học Công nghiệp Tp.
Hồ Chí Minh. Ngành học: Kỹ thuật Điện. Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Cung Cấp Điện. Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: năm 2012 tại Trường Đại học Công nghiệp Tp.
Hồ Chí Minh. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ tháng 4/2015 đến tháng 04/2017 Nơi học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Ngành học: Kỹ thuật Điện. Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Mạng nơron song song đánh giá ổn định động hệ thống điện.
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 16/4/2017 tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Công ty TNHH Giải pháp Công Từ 8/2012-3/2014 Nhân viên kỹ thuật nghệ Mạng Việt Nam Từ 3/2014 – 9/2014 Công ty TNHH Kỹ thuật T&D Kỹ sư dự án Từ 09/2014 Công ty TNHH MTV 319.3 Nhân viên kỹ thuật đến nay ii 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.Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 03 năm 2017 Tác giả luận văn Nguyễn Thái Bình iii LỜI CẢM ƠN Qua thời gian học tập và nghiên cứu tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, cùng với sự nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ của quý Thầy Cô, tôi đã hoàn thành được luận văn tốt nghiệp này. Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn ba mẹ tôi đã luôn động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập.
Chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa Điện - Điện tử, phòng quản lý sau đại học trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập, nghiên cứu để thực hiện tốt luận văn tốt nghiệp trong thời gian qua. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS Quyền Huy Ánh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ trong suốt quá trình học tập cũng như trong quá trình thực hiện luận văn này.Bên cạnh đó, tôi cũng muốn gửi lời cảm ơn đến NCS Nguyễn Ngọc Âu, người đã hỗ trợ tôi rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện luận án. Chân thành cảm ơn quý Thầy/Cô Khoa Điện - Điện tử Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM đã truyền đạt kiến thức chuyên môn, kinh nghiệm, giúp tôi tự tin tìm hiểu kiến thức chuyên ngành, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành khoá học. Xin chân thành cảm ơn! Tp.Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 03 năm 2017 Tác giả luận văn Nguyễn Thái Bình iv MỤC LỤC Lý lịch khoa học.
i Lời cam đoan. iii Lời cảm ơn. vi MỤC LỤC. vii Danh sách các chữ viết tắt .x Danh sách các hình.
xi Danh sách các bảng. xiii Chƣơng 1: Tổng quan. Tổng quan đề tài. Tính cấp thiết của đề tài.
Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài. Phạm vi nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn .6 Chƣơng 2: Đánh giá ổn định hệ thống điện.
Khái niệm chung. Ổn định hệ thống điện. Cân bằng công suất. Định nghĩa ổn định hệ thống điện.
Ổn định tĩnh. Ổn định động. Phương trình dao động. Các biện pháp nâng cao tính ổn định.
Cải thiện các phần tử chính của HTĐ. Thêm vào hệ thống các phân tử phụ. Kết luận chương 2 .23 Chƣơng 3: Lý thuyết nhận dạng và mạng nơron. Các khái niệm và tính chất của nhận dạng.
Nhận dạng mẫu trên cơ sở hình thức hóa tri thức. Quy trình nhận dạng. Giới thiệu mạng nơron. Mô hình nơron sinh học.
Mô hình nơron nhân tạo. Hàm chuyển của mạng nơron. Phân loại mạng nơron. Mạng hàm truyền xuyên tâm.
Mạng hồi quy tổng quát. Mạng nơron xác suất. Luật đầu ra của bộ phân loại. Huấn luyện và đánh giá mô hình nhận dạng.
Kết luận chương 3 .42 Chƣơng 4: Xây dựng mạng nơron song song đánh giá ổn định động HTĐ. Quy trình thực hiện mạng nơron đơn. Tạo cơ sở dữ liệu ổn định động. Đề xuất quy trình mô phỏng lấy mẫu trong PowerWorld.
Mô tả quá trình lấy mẫu. Biến đặc trưng của dữ liệu đầu vào. Chuẩn hóa dữ liệu. Lựa chọn biến đặc trưng.
Quy trình lựa chọn biến đặc trưng. Tiêu chuẩn dừng. Huấn luyện ANN. Đánh giá độ chính xác kết quả nhận dạng.
Cấu trúc mạng nơron song song. Đề xuất quy trình xây dựng mạng nơron song song. Chia dữ liệu theo tiêu chuẩn năng lượng. Kỹ thuật kiểm tra của PNN.
Kết luận chương 4 .56 Chƣơng 5: Ứng dụng PNN nhận dạng ổn định động HTĐ IEEE 10-máy 39-bus. Sơ đồ hệ thống điện IEEE 10-máy 39-bus New England. Mô hình mạng nơron song song nhận dạng ổn định động hệ thống điện. Dữ liệu đầu vào.
Chuẩn hóa dữ liệu. Tỷ lệ bộ dữ liệu huấn luyện và kiểm tra. Lựa chọn biến đặc trưng. Chia dữ liệu.
Cấu hình các mạng nơron. Kết quả huấn luyện và kiểm tra. Xây dựng chương trình nhận dạng ổn định hệ thống điện. Kết luận chương 5 .66 Chƣơng 6: Kết luận và hƣớng nghiên cứu phát triển.
Hướng nghiên cứu phát triển .68 TÀI LIỆU THAM KHẢO. Chương trình chia dữ liệu theo tiêu chuẩn năng lượng. Chương trình chọn nhóm dữ liệu. Chương trình huấn luyện .75 ix Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.
Tổng quan đề tài Hệ thống điện (HTĐ) đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia vì nó là một trong những cơ sở hạ tầng quan trọng nhất của nền kinh tế.Đánh giá ổn định của hệ thống điện là một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất trong quá trình thiết kế và vận hành hệ thống điện.Tuy nhiênHTĐ hiện đại đang phải đối mặt với nhiều khó khăn thách thứcvì phụ tải ngày càng tăng trong hệ thống điện, điều này làm cho quy mô của hệ thống điện trở nên lớn hơn và phức tạp hơn. Trong khi đó hệ thống điện vận hành luôn phải đối mặt với các kích động bất thường như cắt điện máy phát, ngắn mạch trên đường dây truyền tải hay trên những thanh cái [1]. Các kích động này làm gián đoạn những quy trình công nghiệp quan trọng và gây tổn thất lớn về kinh tế, gây nguy hiểm đến hệ thống điện và có thể dẫn đến tan rã hệ thống điện. Ổn định động hệ thống điện đề cập đến khả năng của hệ thống máy phát kiểm soát hoạt động của tuabin-thiết bị điều tốc, hệ thống kích từ sau những kích động lớn để vẫn duy trì được sự đồng bộ [2].
Ổn định góc rotor đề cập đến khả năng của các máy phát điện đồng bộ có mối liên kết với nhau vẫn duy trì tính đồng bộ sau khi chịu kích động lớn [2, 3, 14]. Vì vậy, việc xây dựng hệ thống đánh giá nhanh ổn định hệ thống điện bằng cách phân tích ổn định của hệ thống và cảnh báo sớm để có những biện pháp ngăn chặn kịp thờilà yếu tố then chốt đảm bảo vận hành hệ thống điện ổn định. Để đánh giá hệ thống ổn định hay không ổn định sau kích động lớn có nhiều phương pháp được áp dụng. Phương pháp mô phỏng theo miền thời gian cho kết quả chính xác để đánh giá ổn định quá độ hệ thống điện nhưng không cho biết biên ổn định của hệ thống, tốn nhiều thời gian do phải giải hệ phương trình vi phân phi tuyến sau sự cố [14], cho nên không phù hợp trong đánh giá trực tuyến.
Phương pháp này cũng không cung cấp thông tin mức độ ổn định hoặc không ổn định. Phương pháp số cho câu trả lời chính xác về ổn định quá độ hệ thống điện, nhưng 1 gặp khó khăn trong giải phương trình vi phân bậc 2, và mất nhiều thời gian giải [15, 16]. Phương pháp hàm năng lượng xác định ổn định hệ thống điện dựa trên hàm năng lượng, tránh việc giải từng bước như phương pháp mô phỏng theo miền thời gian, tuy nhiên ứng dụng thực tế vẫn còn tiếp tục nghiên cứu, nguyên do chính là đối với hệ thống điện lớn nhiều máy phát cần phải đơn giản hóa mô hình, cần nhiều tính toán để xác định chỉ số ổn định [17]. Phương pháp sử dụng hàm Lyapunov cho biết thời gian cắt ổn định động nhưng đòi hỏi sự tính toán phức tạp và tốn nhiều thời gian [18].
Như vậy, các phương pháp phân tích truyền thống tốn nhiều thời gian giải nên gây chậm trễ trong việc ra quyết định, với yêu cầu rất khắt khe về thời gian tính toán, tính nhanh nhưng phải chính xác đã xuất hiện nhu cầu ứng dụng phương pháp khác hiệu quả hơn. Phương pháp kỹ thuật nhận dạng mẫu (Pattern Recognition) áp dụng đánh giá ổn định động hệ thống điện bỏ qua giải tích và thay thế bằng cách học quan hệ mẫu đầu vào và đầu ra [14], các tiếp cận theo hướng này thì bộ phân loại được huấn luyện offline và kiểm tra online.