Chương 1: Giới thiệu chung Chương 2: Tổng quan về các phương pháp điều khiến điện áp và công suất phản kháng Chương 3: Phương pháp quy hoạch động mờ trong điều khiến điện áp và công suất phản kháng Chương 4 : Áp dụng phương pháp FDP vào tuyến đường dây phân phối DZ 473 Ell Chương 5 : Phối hợp điều khiến điện áp va công suất phan kháng khi có sự thâm nhập máy phát phân bố DG Chương 6: Kết luận chung và hướng phát triển đề tài CHUONG 2: TONG QUAN VE CÁC PHƯƠNG PHAP DIEU KHIEN DIEN AP VA CONG SUAT PHAN KHANG 2. GIỚI THIẾU: Chức năng cơ bản của điều khiến điện áp trong vân hành hệ thống phân phối là giữ cho điện áp ở tất cả các bus trong phạm vi chấp nhận. Điện áp mong muốn có thể thu được băng cách hoặc trực tiếp điều khiển điện áp hoặc băng cách điều khién dòng công suất phản kháng và do đó sẽ ảnh hưởng đến độ sụt áp. Những thiết bị thường dùng điều khiến điện áp và công suất phản kháng là các bộ điều áp dưới tải (OLTC), các tụ bù và các bộ điều chỉnh điện áp (SVR).
Các thiết bị này hầu như được vận hành dựa trên giả thiết là dòng công suất chỉ theo 1 hướng duy nhất từ phía truyền tải xuống phía phân phối, từ trạm biến áp tới cuối đường dây phân phối. Điều khiến điện áp và công suất phản kháng còn bao gồm sự phối hợp chính xác giữa các thiết bị điều khiến điện áp va công suất phan kháng trong mạng. Thông thường, mạng phân phối được vận hành theo phượng thức: bang cách sử dụng các bộ điều khiến thông thường để duy trì điện áp trong lưới phân phối trong phạm vị cho phép và giảm thiêu tốn thất đến mức nhỏ nhất. Độ sụt áp trong lưới phân phối Xrx Rin; Xin Pi, Q Hình 2.1 : Mô ta độ sụt áp trong lưới phân phối Độ sụt áp trên đường dây: Ui, _ U,| = |i(Riy +jRiy) = a a (2.1) Khi tính toán mang phân phối với cấp điện áp Udm < 35 KV.
Không xét tới thành phan ngang trục ồU của vector điện áp giáng vì thành phan dU rất nhỏ. Bỏ qua thành phần ồU có nghĩa là không xét đến sự dịch chuyền điện áp theo góc lệch pha giữa các nút trong mạng điện. Trong tính toán ta chỉ xét đến các thành phần dọc trục AU của vector điện áp giáng va lay đó làm ton thất điện áp. Điều khiến điện áp bằng bộ điều áp dưới tải OLTC Máy biến áp được trang bị với một bộ điều áp ( On Load Tap Changer ) có thé điều chỉnh tỷ lệ điện áp của nó đối với tải hiện tại hoặc tải dự kiến, để bù vào sự sụt giảm điện áp trên máy biến áp và phía thứ cấp máy biến áp.
Các đại lượng của một biến áp trang bị OLTC va so đồ tương đương của nó được thé hiện trong hình I, nil lễ Dh U,/n U, I, yin I, s3 ¬ hNG ——=|`—— = — Hình 2.2 : So đồ thay thé máy biến áp có OLTC Với I,U, n và y là ký hiệu của dòng điện, điện áp, tỷ sô bién áp và tổng dẫn tương ứng p và s cho biệt phía thứ cap va sơ cap của máy biên ap Trong luân văn sẽ chỉ xét đến các bộ điều áp dưới tải OLTC. Nghĩa là các bộ OLTC có thể thay đổi vị trí các đầu phân áp khi máy biến áp đang được mang tải. Một bộ OLTC cơ bản được biểu diễn trong hình dưới. U; | | Controlled | point tap-changer ¬=pf down ____.
— time delay | sgy a: deadband| |.3 : Nguyên tac hoạt động của 1 bộ OLTC Bộ điều khiển OLTC có nhiệm vụ giữ điện áp phía thứ cấp của máy biến áp không đổi trong phạm vi Vip < Vy < Vụg (2.3) Với Vig = Veer — 0.5VWpp là điện áp ngưỡng dưới Vup = Vser + 0.5Vpp là điện áp ngưỡng trên Vio, Điện ap dat Vppg dealband 2. Điều khiến công suất phan khang bang các bộ tụ bù Các tụ bù bơm công suất phản kháng vào hệ thống theo công thức Qc = QeratVE (24) Với Qc công suất phản được bơm vào bởi tụ Mvar Qcrat công suất định mức của tụ Mvar Ức Điện áp tại nút đang xét Công suất phản kháng được bơm vào bởi tụ điện sẽ bù vào lượng công suất phản kháng yêu cầu và do đó sẽ tăng điện áp và độ sụt giảm điện áp được tính theo công thức như sau: RLrnPr+X Q¡-Q Với U, và U, là điện áp đầu gửi và đầu nhận tương ứng Rin và X,n là điện trở và điện khang của đường dây P, và Q, là công suất tác dụng và công suất phản kháng Việc chuyền các trạng thái đóng ngắt tụ điện có thé được điều khiến bang các phương pháp khác nhau như thời gian, điện áp, công suất phản kháng. Các tụ điều khiến theo thời gian thì được ứng dụng vào các đường dây cùng với biểu dé phụ tải ngày đặc trưng trong một thời gian dài. Điểm không thuận lợi chính của phương pháp điều khiến này là việc điều khiến không linh hoạt dé đáp ứng đối với sự biến động của tải do thời tiết, các hoạt động xã hội.
Các tụ điều khiến theo điện áp thì thích hợp nhất khi vai trò của các tụ là điều chỉnh và hỗ trợ điện áp. Điều khiến theo công suất phản kháng thì hiệu quả khi tụ điện được áp dụng cho nhiệm vụ tối ưa hóa dòng công suất phản kháng. MỘT SÓ PHƯƠNG PHÁP TOI UU ÁP DỤNG TRONG DIEU KHIỂN ĐIỆN ÁP VÀ CÔNG SUÁT PHÁN KHÁNG Trong thời gian gần đây, nhiều nghiên cứa giải quyết vẫn đề điều khiến công suất phản kháng trong mạng phân phối đã được công bố. Hiện nay điều khiến điện áp và công suất phản kháng có thé được chia làm 2 dạng chính: điều khiến off-line và điều khiến theo thời gian thực (on-line) e Điều khiến off-line mục đích chính là xác định bảng điều độ đối với VIỆC chuyển mạch đóng ngắt các tụ và thay đổi vị trí các đầu phân áp dựa trên dự báo phụ tải vài giờ hoặc một ngày trước đó.
e Diễu khiến on-line với mục đích điều khiển tụ và OLTC dựa trên đo lường theo thời gian thực và các kinh nghiệm vận hành thực tế. Điều khiến theo thời gian thực yêu cầu mức độ tự động hóa của lưới cao, đòi hỏi nhiều thiết bị phần cứng và phan mềm. Ua điểm của phương pháp này là linh hoạt khi có sự thay đối của tải. Tuy nhiên cũng có những nhược điểm chí phí đầu tư cao, và các lưới phân phối hiện nay chưa có khả năng đáp ứng duoc các tiêu chuẩn này.Ngoài ra van đề khó khăn khi điều khiến theo thời gian thực các ràng buộc vận hành về số lần đóng ngắt cho phép lớn nhất của các thiết bị điều khiến điện áp và công suất phản kháng trong lưới thường không đáp ứng được, dẫn đến chi phí phí bảo dưỡng, vận hành cao.
[1] Điều khiến off-line mục đích xác đinh bảng điều độ dựa trên dự báo phụ tải được phát triển bởi thực tế là mặc dù có những biến động ngẫu nhiên trong sự thay đối của tải, nhưng những thành phan chính của sự thay đổi tải liên quan đến thời tiết, các hoạt động xã hội. hầu như không thay đổi. Do đó dé thị phụ tải được dự báo là tương đối chình xác cùng với sai số trung bình ít hơn 2% [2-3] .Những hàm mục tiêu và những ràng buộc vận hành khác nhau đã được dé xuất trong các phương pháp điều khiến điện áp và công suất phản kháng. Mục tiêu và ràng buộc chính trong điều khiến điện áp và công suất phản kháng là tối thiểu hóa ton that công suất và giữ điện áp trong phạm vi cho phép.
Thông thường các ràng buộc vận hành được thêm vào bao gồm số lần chuyến vị trí các đầu phân áp và số lần đóng ngắt của tụ bù tối đa trong một ngày. Một số nghiên cứa khác xem mục tiêu tối thiểu hóa số lần chuyển vị trí các đầu phân áp và số lần đóng ngắt tối đa các tụ bù trong một ngày như là hàm mục tiêu chính. Một số các kỹ thuật tối ưu hóa đã được áp dụng dé điều khiến điện áp và công suất phản kháng. Các phương pháp tối ưu hóa được áp dụng có thé là các thuật toán toán học như phương pháp lập trình phi tuyến hoặc lập trình tuyến tính, phương pháp quy hoạch động.
Ngoài ra còn có các phương pháp khác là các kỹ thuật trí tuệ nhân tạo như mạng neuron, hệ thống mờ và các phương pháp tính toán tiễn hóa như thuật toán di truyền. Phương pháp quy hoạch động (Dynamic programming): Phương pháp quy hoạch động thường được sử dụng rộng rãi để giải các bài toán có độ phức tap cao và các biến thường là bién động. Phương pháp quy hoạch động có thé giải được cả những hàm mục tiêu va hàm điều kiện là hàm phi tuyến và hàm không lỗi. Khi giải bài toán có kích thước lớn với nhiều biến trạng thái và các thành phân động.
phương pháp quy hoạch động chia nhỏ bài toàn ra thành từng phần độc lập và giải quyết riêng biệt từng bài toán con. Khuyết điểm của phương pháp là khi giải các bài toán với quy mô lớn với số lượng biến nhiều. phương pháp có thời gian tính toán lớn và chiếm số lượng tài nguyên lớn khi hoạt động. Mặc dù có nhược điểm như trên, phương pháp vẫn được áp dụng ở nhiều khu vực hệ thong dién va được công nhận trong nhiêu tai liệu nghiên cứu được công bô môi năm.
Phương pháp tính toán tiễn hóa (Evolutionary computing methods) 2. Thuật toán di truyền (Genetic algorithms - GA): Thuật toán di truyền được áp dụng rỗng rãi trong hệ thống điện kế từ khi phương pháp nay được giới thiệu bởi John Holland trong cuốn sách của ông năm 1975. Thuật toán di truyền là kỹ thuật nhằm tìm kiếm dựa trên hoạt động tiến hóa của hệ thống sinh học. Trong thuật toán di truyền, quá trình tìm kiếm được bat dau di chuyển từ một tập hợp các lời giải khả dĩ, còn gọi là các cá thể, đến một hợp các cá thể mới bằng phương pháp chọn lọc.
Những cá thể ban đầu thường được tạo ra một các ngẫu nhiên, còn cách thức di chuyển dựa trên những hoạt động di truyền như: đi truyền chéo, đột bién,. VỀ phương diện toán học, thuật toán di truyền không quan tâm các biến số của bài toán tôi ưu là liên tục hay rời rac mà mục tiêu của phương pháp là giải quyết được bài toán. Thuật toán di truyền giải được bất kỳ hàm mục tiêu nào với bat kỳ điều kiện gi. Khuyết điểm chính của phương pháp là thời gian tính toán lâu.