Giải bài toán bù công suất phản kháng và tối ưu hóa điện áp trong hệ thống điện
GIAÛI BAØI TOAÙN BUØ COÂNG SUAÁT PHAÛN KHAÙNG
VÀ TOÁI ÖU HOÙA ÑIEÄN AÙP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN.
TAØI LIEÄU THAM KHAÛO :
[1]. LÖU HÖÕU VINH QUANG. Phöông phaùp tính dung löôïng buø cöôõng böùc coâng suaát phaûn khaùng trong heä thoáng
ñieän phöùc taïp coù xeùt ñeán tính khoâng ñoàng nhaát cuûa löôùi ñieän. Tr. 28-34. Taäp XXXIV, Taïp chí Khoa hoïc vaø Coâng
ngheä. Trung taâm Khoa hoïc Töï nhieân vaø Coâng ngheä Quoác gia. National Center for Science and Technology of
Vietnam. (Chöùng nhaän baûn quyeàn taùc giaû soá 68 – 24-4-2000).
[2]. LÖU HÖÕU VINH QUANG. Thuaät toaùn tính buø toái öu coâng suaát phaûn khaùng xeùt aûnh höôûng cuûa ñaàu phaân aùp
ngoaøi ñònh möùc cuûa caùc maùy bieán aùp trong heä thoáng ñieän. p.101 -109 . Proceedings of the 7th conference on
science and technology, 4-1999. Vietnam National University – HCM City University of Technology. ( Chöùng
nhaän baûn quyeàn soá 65- Cuïc baûn quyeàn taùc giaû– Ngaøy 24-4-2000 ).
[3] LÖU HÖÕU VINH QUANG. Phaân boá kinh teá coâng suaát taùc duïng vaø toái öu hoùa coâng suaát phaûn khaùng trong heä
thoáng ñieän. Chöùng nhaän baûn quyeàn soá soá 63 – Cuïc baûn quyeàn taùc giaû – Ngaøy 15-3-2001.
[4]. LÖU HÖÕU VINH QUANG. Phöông phaùp tính buø kinh teá coâng suaát phaûn khaùng coù xeùt lôïi ích toái öu hoùa ñieän
aùp trong heä thoáng ñieän. Chöùng nhaän baûn quyeàn taùc giaû soá N.64 – Ngaøy 15-3-2001.
[5]. LÖU HÖÕU VINH QUANG. Giaûi baøi toaùn buø kinh teá- kyõ thuaät coâng suaát phaûn khaùng baèng phöông phaùp quy
hoaïch phi tuyeán. Chöùng nhaän baûn quyeàn taùc giaû soá 128/2002/QTG.
[6]. LÖU HÖÕU VINH QUANG. Phaân boá kinh teá coâng suaát taùc duïng giöõa caùc nguoàn nhieät ñieän trong heä thoáng
ñieän vôùi ma traän aûnh löôùi ñieän. Chöùng nhaän baûn quyeàn taùc giaû soá 046/2002/QTG.
[7]. LÖU HÖÕU VINH QUANG. Phöông phaùp tính toaùn ma traän aûnh löôùi ñieän moâ phoûng heä thoáng ñieän vaø xaây
döïng caùc chöông trình maùy tính öùng duïng. Ñeà taøi Nghieân cöùu Khoa hoïc caáp Boä - maõ soá B99-20-57. (Baùo caùo
nghieäm thu 1-2001).
[8]. LÖU HÖÕU VINH QUANG. Toái öu hoùa coâng suaát phaûn khaùng trong heä thoáng ñieän vôùi ma traän aûnh löôùi ñieän.
Chöùng nhaän baûn quyeàn taùc giaû soá 127/2002/QTG.
[9]. LÖU HÖÕU VINH QUANG. Moät thuaät toaùn tính cheá ñoä xaùc laäp vaø caùc trò rieâng cuûa moät ma traän toång daãn nuùt
ñaúng trò ñoái vôùi heä thoáng ñieän phöùc taïp. The 7th Conference
on Science and Technology (22-
23April1999).Vietnam National University-HCMC. Chöùng nhaän baûn quyeàn taùc giaû soá 66. Thaùng 6 - 2000.
[10]. K.Y.LEE, Y.M.PARK, J.L.ORTIZ. An Approach to Optimal real and Reactive Power Dispach. IEEE
Transactions on Power Apparatus and Systems. Vol. PAS-104 No5 May 1985.
[11]. JOHN W.LAMONT, JIAN FU. Cost Analysis of Reactive Power Support. IEEE Transactions on Power
Systems. Vol 14 No3 August 1998.
[12]. LÖU HÖÕU VINH QUANG. Giaùo trình moân hoïc Heä thoáng ñieän. Ñaïi hoïc Baùch Khoa tpHoà Chí Minh 2002.
[13]. KENJI IBA. Reactive Power Optimization by Genetic Algorithm. IEEE Transactions on Power Systems.Vol 9
No2 May 1994.
[14]. M.YECHIA, R.RAMADAN, Z.EL-TAWIL, K. TARHINI. An Intergrated Technico-Economical Methodology
for Solving Reactive Power Compensation Problem. IEEE Transactions on Power Systems. Vol 13 No1 February
1998.
[15]. GRUDININ, Reactive Power Optimization using successive Quadratic Programming Method. IEEE
Transactions on Power Systems. Vol 13 No4 November 1998.
[16]. YING-TUNG HSIAO, HSIAO-DONG CHIANG, CHUN-CHANG LIU, YUAN-LIN CHEN. A Computer
Package for Optimal Multi-objective VAR Planning in Large Scale Power Systems. IEEE Transactions on Power
Systems. Vol 9 No2 May 1994.
[17]. E.LAKERVI&E.J.HOLMES. Electricity Distribution Network Design. 2ndEdition. Institut of Electrical
Engineers. London 1995. United Kingdom.
[18]. JAMES A.MOMOH, M.E.EL-HAWARY, RAMABABU ADAPA. A Review of Selected Optimal Power Flow
Literature to 1993 Part I&II. IEEE Transactions on Power Systems. Vol 14 No1 February 1999.
[19]. LÖU HÖÕU VINH QUANG. Moâ hình toaùn toái öu hoùa ñieän aùp vaø coâng suaát phaûn khaùng trong heä thoáng ñieän.
Chöùng nhaän baûn quyeàn taùc giaû soá 1176/2004/QTG – Ngaøy 18-10-2004.
4.2.
THIEÁT LAÄP BAØI TOAÙN.
Muïc ñích vaø ñaëc ñieåm aùp duïng baøi toaùn :
Muïc ñích thöù nhaát cuûa baøi toaùn ñöôïc ñaët ra laø : quy hoaïch toái öu vò trí vaø dung löôïng thieát
bò buø VAR trong heä thoáng ñieän coù nhieàu caáp ñieän aùp sao cho ñaït cöïc ñaïi lôïi ích kinh teá kyõ thuaät,
tuy nhieân ôû ñieàu kieän yeâu caàu moät traïng thaùi vaän haønh cuï theå cuûa moät heä thoáng ñieän thì baøi
toaùn coù theå ñaït muïc ñích thứ hai : giaûi quyeát toái öu hoùa vieäc huy ñoäng thieát bò hoã trôï coâng suaát
phaûn khaùng ôû töøng thôøi ñieåm xeùt theo söï bieán ñoåi cuûa ñoà thò phuï taûi 24 giôø, töùc laø coù theå ñöôïc
aùp duïng ñeå xaây döïng bieåu ñoà vaän haønh toái öu caùc thieát bò hoã trôï coâng suaát phaûn khaùng trong
moät heä thoáng ñieän coù nhieàu caáp ñieän aùp.
ÔÛ ñaây vaán ñeà toái öu hoùa ñieän aùp vaø coâng suaát Q trong heä thoáng ñieän ñöôïc giaûi quyeát
rieâng reõ vôùi coâng suaát P. Giaû thieát vectô P khoâng ñoåi, moãi phaàn töû laø moät trò soá coâng suaát Pi
ñöôïc cho bieát tröôùc, taïi caùc nuùt taûi (i) ñöôïc cho bieát coâng suaát Pi =const cuûa phuï taûi. Coâng suaát Pj
cuûa nguoàn (j), coù theå ñaõ ñöôïc toái öu hoùa xong vaø ñöôïc cho bieát tröôùc.
Haøm muïc tieâu : Thöïc hieän cöïc tieåu hoùa toång giaù trò caùc haøm chi phí sau ñaây :
- Chi phí toån thaát coâng suaát vaø toån thaát ñieän naêng trong maïng ñieän truyeàn taûi : c∆P.
- Chi phí laép ñaët vaø vaän haønh thieát bò buø VAR : cQb.
- Chi phí khaáu hao vaø vaän haønh thieát bò chuyeån dòch ñaàu phaân aùp maùy bieán aùp : cMBA
- Chi phí phaùt coâng suaát phaûn khaùng cuûa caùc nhaø maùy ñieän : cQg .
- Chi phí lieân quan ñeán maët baèng ñieän aùp trong heä thoáng ñieän : c∆U .
Daïng toång quaùt cuûa haøm muïc tieâu toång chi phí tính toaùn ñöôïc vieát nhö sau :
C( xj ) = cQb(Qb j ) + c∆P(xj) + cMBA(qkr ) + cQg(xj ) + c∆U(xj ) ;
vôùi
j = 1,2,..., toång soá nuùt ñoäc laäp trong heä thoáng ñieän.
Qb j ≡ laø dung löôïng MVAr ñieàu khieån buø taïi nuùt (j) ñeå ñaït muïc tieâu ñeà ra.
xj ≡ laø bieán ñöôïc ñieàu khieån töông öùng vôùi nuùt thöù (j) ñeå thoûa maõn muïc tieâu ñeà ra.
cQb(Qb j) ≡ Chi phí laép ñaët vaø vaän haønh thieát bò buø VAR ÔÛ ñaây aùp duïng suaát chi phí töôøng
minh (D/MVAr) ôû daïng haøm xaáp xæ lieân tuïc.Laäp luaän ñeå xaùc ñònh haøm cQb(Qbj)
töông töï nhö ñaõ ñeà caäp trong noäi dung ôû caùc ñeà muïc 3.1. vaø 3.2.
c∆P(xj ) ≡ Chi phí toån thaát coâng suaát vaø toån thaát ñieän naêng trong maïng truyeàn taûi ñieän.
ÔÛ ñaây haøm toång toån thaát ñieän naêng MWh do truyeàn taûi ñieän phuï thuoäc vaøo bieán
ñieàu khieån xj coù daïng phi tuyeán lieân tuïc.
c
MBA(qkr) ≡ Chi phí khaáu hao vaø vaän haønh chuyeån dòch ñaàu phaân aùp. ÔÛ ñaây haøm chi phí
ñöôïc xaùc ñònh töôøng minh vaø xaáp xæ lieân tuïc, ñöôïc tính toaùn phuï thuoäc vaøo
ñaïi löôïng (qkr) ñaúng trò MVAR, töông öùng naác phaân aùp (k) taùc ñoäng hoã trôï
ñieän aùp toái öu treân caùc nuùt ñieàu chænh (r) , nhaèm cöïc tieåu toån hao coâng suaát
truyeàn taûi.
cQg(xj) ≡ Chi phí phaùt coâng suaát phaûn khaùng cuûa caùc nhaø maùy ñieän. ÔÛ ñaây haøm chi phí
2
phaùt coâng suaát phaûn khaùng laø lieân tuïc, chæ xeùt chi phí töôøng minh nhö laø moät
suaát khaáu hao taêng cöôøng (D/MVAr) treân rotor vaø stator, chi phí tình huoáng
xem baèng zero vì chæ toái öu coâng suaát Q, coâng suaát P ñaõ toái öu xong.
c∆U(xj) ≡ Chi phí lieân quan ñeán maët baèng ñieän aùp vaän haønh trong heä thoáng ñieän. Ñieän aùp
taïi caùc nuùt phuï thuoäc phi tuyeán vaøo coâng suaát phaûn khaùng taïi caùc nuùt, töùc laø
phuï thuoäc nhieàu vaøo coâng suaát buø VAR taïi caùc nuùt sau khi buø. Khi giaûm thieåu
toån thaát ñieän naêng MWh thì ñieän aùp taïi caùc nuùt ñaõ ñöôïc caûi thieän. Ñieän aùp taïi
caùc nuùt taïo ra moät maët baèng ñieän aùp trung bình trong heä thoáng, xeùt khi ñieàu
chænh phuï thuoäc vaøo moät nuùt hoa tieâu thì neáu maët baèng ñieän aùp caøng phaúng
thì chaát löôïng ñieän aùp vaän haønh heä thoáng ñieän caøng ñöôïc caûi thieän. Muïc tieâu
ñaët ra laø caàn xaùc ñònh möùc chi phí toái thieåu ñaàu tö caùc thieát bò buø VAR ñeå caûi
thieän chaát löôïng ñieän aùp trong heä thoáng ñieän. Ñaët haøm muïc tieâu c∆U(xj) daïng
phi tuyeán ñeå xeùt toång chi phí lieân quan ñeán ñieän aùp ôû caùc nuùt khi truyeàn taûi
coâng suaát phaûn khaùng treân löôùi sau khi ñaõ ñaët thieát bò buø VAR.
Veà taäp bieán (x) ñöôïc ñieàu khieån ñeå ñaït muïc tieâu ñeà ra :
- Taäp caùc trò soá modul ñieän aùp treân caùc thanh goùp nhaø maùy ñieän vaø treân caùc thanh goùp
traïm bieán aùp coù ñaàu phaân aùp ñieàu chænh döôùi taûi.
- Taäp caùc trò soá coâng suaát phaûn khaùng cuûa caùc thieát bò buø VAR ñaët ôû thanh goùp (i)
trong heä thoáng ñieän.
- Taäp caùc trò soá ñaàu phaân aùp cuûa caùc maùy bieán aùp.
Phaùt bieåu baøi toaùn toái öu hoùa ñieän aùp vaø buø VAR kinh teá-kyõ thuaät nhö sau :
Xaùc ñònh ñieàu kieän w(x,y)ꢀ0 vôùi C( x )ꢀmin sao cho thoûa maõn caùc raøng
buoäc :
( U-j ≤ Uj(Qb,Ai) ≤ U+ ) ;
j=1,2 ,…, toång soá nuùt.
m=1,2,…., soá maùy bieán aùp.
i=1,2 ,…, soá nuùt PU.
j
( k-min m ≤ k m(Ur,Ar) ≤ k+max m ) ;
( Q- ≤ Qg i(Ui ,Ai) ≤ Q+ ) ;
g i
g i
( Qb j ≥ 0 ) ;
trong ñoù
Qb j laø dung löôïng phaûn khaùng caàn buø taïi nuùt ( j ) trong HTÑ.
Uj(Qb) laø ñieän aùp taïi nuùt ( j ) trong heä thoáng ñieän.
Qg i(Ui, Ai) laø coâng suaát phaùt ra cuûa nguoàn thöù (i) trong heä thoáng ñieän.
Ai laø phaàn töû thuoäc ma traän aûnh trò rieâng A moâ phoûng moät caáu truùc xaùc laäp.
km laø tæ soá töông öùng vôùi moät naác phaân aùp cuûa maùy bieán aùp thöù (m).
w(x,y) laø veùc tô caân baèng bieåu thò tieâu chuaån kyõ thuaät cuûa moät traïng thaùi xaùc laäp.
x laø veùc tô bieán ñöôïc ñieàu khieån ñeå ñaït muïc tieâu ñeà ra ( laø Ug , Qb vaø kmba).
y laø veùc tô bieán khoâng ñöôïc ñieàu khieån.
3
4.3.
GIAÛI THUAÄT TÍNH TOAÙN.
Sô ñoà khoái tính toaùn :
Noäi dung chính cuûa caùc khoái tính toaùn :
( xeùt theo soá thöù töï treân sô ñoà khoái )
Khoái soá 1 : Chuaån bò thoâng soá kinh teá – kyõ thuaät seõ aùp duïng trong baøi toaùn. Sau khi laäp sô ñoà
thay theá heä thoáng ñieän, caùc nuùt ñöôïc ñaùnh soá thöù töï (1,2,..,N), laáy nuùt N laø caân baèng . Caùc thoâng
soá kinh teá ñöôïc moâ taû bôûi caùc veùctô chæ soá cho tröôùc, bao goàm : suaát chi phí cho caùc maùy phaùt,
maùy bieán aùp vaø thieát bò buø; caùc heä soá ñònh möùc khaáu hao ; giaù toån hao ñieän naêng…maø ñöôïc duøng
ñeå taïo ra haøm muïc tieâu C(x). Caùc veùc tô thoâng soá kyõ thuaät ñöôïc cho tröôùc bao goàm: P,Qnuùt , giôùi
haïn cuûa maùy phaùt veà Q,U; thoâng soá ñònh möùc cuûa caùc maùy bieán aùp goàm: ñieän aùp ñònh möùc sô
caáp vaø thöù caáp, ñoä leäch ñieän aùp ñieàu chænh treân moät ñaàu phaân aùp vaø giôùi haïn soá löôïng ñaàu phaân
aùp. Caùc veùctô thoâng soá RXB cuûa caùc nhaùnh sô caáp ñöôïc cho töông öùng vôùi thöù töï k(=i,j). Vaø
xaùc ñònh xong caùc maûng caáu hình cô baûn cuûa heä thoáng ñieän.
Khoái soá 2 : Xaùc ñònh traïng thaùi xaùc laäp thöù (t) thoûa maõn ñieàu kieän w(t)(x,y)ꢀ0. Xaùc ñònh veùc tô
A(t) (kích thöôùc N-1) moâ phoûng traïng thaùi xaùc laäp thöù t phaân taùn ñaúng trò treân N nuùt cuûa heä
thoáng.
Khoái soá 3 : Xaùc ñònh taäp bieán ñieàu khieån Ui cuûa caùc nuùt PU sao cho cöïc tieåu toång toån hao coâng
suaát ∆PΣ (U(t),A(t)) , ñöôïc bieåu dieãn ôû daïng haøm phi tuyeán. töùc laø giaûi phöông trình :
(t)
(t)
⎞
⎟
⎟
⎠
⎛
⎜
⎜
⎝
∂∆P∑ (Ui ,Ai )
∂Ui
= 0 ;
(t)
Söû duïng caùc bieán U(t) ñaõ ñöôïc toái öu hoùa ñeå hieäu chænh laïi ñieàu kieän w(t)(x,y)ꢀ0.
i
4
Khoái soá 4 : Xeùt möùc ΣQ(t) maø thoûa maõn ñieàu kieän w(t)(x,y)ꢀ0 ñeå xaùc ñònh taäp bieán ñieàu
bj
khieån xj(r) ={Qbj , qkr} taïi caùc nuùt thöù (j) hoaëc (r) theo ñieàu kieän
⎞
⎟
⎟
⎠
⎛
⎜
⎜
⎝
∂C(x)
∂xj(r)
= 0 .
(t)
Taïi caùc nuùt thöù (r) xaùc ñònh naác phaân aùp km(r) ñoái vôùi maùy bieán aùp (m) theo ñieàu kieän :
(t)
m(r)
(t)
k−m ≤ k
(U ,Nm ,em ) ≤ k+m ;
opt r
(t)
(t)
⎞
⎟
⎟
⎠
⎛
⎜
⎜
⎝
∂∆P∑ (Ur ,Ar )
vôùi U(t)
phaûi thoûa maõn caùc ñieàu kieän :
= 0 ;
opt r
∂Ur
(t)
(t)
vaø U−r ≤ U
≤ U+r ;
opt r
Khoái soá 5 : Laëp laïi noäi dung gioáng nhö ôû khoái soá 3, nhaèm hieäu chænh toái öu hoùa U(t) .
i
Khoái soá 6 : Xaùc ñònh veùctô A(t) (kích thöôùc N-1) moâ phoûng ñieàu kieän w(t )(x,y)ꢀ0 toái öu hoùa thöù
(t) phaân taùn ñaúng trò treân N nuùt cuûa heä thoáng.
Khoái soá 7 : Söû duïng U(t )
laø möùc ñieän aùp toái öu hoùa thoûa maõn (U−i ≤ U(t) ≤ U+i ) ñeå kieåm
opt i
opti
tra bieán Q(t )g i(U(t)opt i, A(t) ) sao cho thoûa maõn caùc giôùi haïn kyõ thuaät :
i
(t)
Q−gi ≤ [UNU (cosδ(it)A − sinδ(it)A ) − Uo2pti (A
+ Bci ) − Q ] ≤ Q+g i ;
(t)
opti
(t)
(t)
(t)
(t)
Imi
Rei
Im_i
pti
trong ñoù (A(t)Re i+jA(t)Im i )=Ai moâ phoûng aûnh höôûng cuûa ñieàu kieän toái öu w(t)(x,y)ꢀ0 ñeán nuùt (i).
Coøn Bci , Q(t) vaø UN laø kyù hieäu bieåu thò aûnh höôûng ñieän dung ñöôøng daây treân nuùt thöù (i) , phuï
pt i
taûi phaûn khaùng thöù (i) vaø modul ñieän aùp cuûa nuùt caân baèng.
Khoái soá 8 : Keát thuùc toái öu hoùa caáu truùc thöù (t) vôùi ñieàu kieän w(t)(x,y)ꢀ0 vaø ghi nhaän möùc ñoä
hieäu quaû kinh teá – kyõ thuaät thöù (t).
Khoái soá 9 : Kieåm tra : Neáu (t+1<T) thì quyeát ñònh moät möùc ΣQ(t+1) maø thoûa maõn ñieàu kieän
bj
w(t+1)(x,y)ꢀ0, roài thöïc hieän laëp laïi quaù trình toái öu hoùa, baét ñaàu laïi töø khoái soá 2 vôùi t=t+1. Neáu
t=T thì keát thuùc quaù trình toái öu hoùa.
Khoái soá 10 : Nhaän ñöôïc caùc taäp bieán {Qbj , Qgi, vaø km(r) }(t) ñaõ ñöôïc toái öu hoùa, töø ñoù seõ xaùc
ñònh ñöôïc ñieàu kieän w(t)(x,y)ꢀ0 vôùi C(x) ꢀmin maø cho pheùp ñaït ñöôïc cöïc ñaïi lôïi ích kinh teá
– kyõ thuaät.
Ñieàu kieän vaän duïng giaûi thuaät tính toaùn toái öu hoùa ñieän aùp vaø buø VAR kinh teá-kyõ thuaät.
Haøm muïc tieâu chæ coù theå thaønh laäp ñöôïc moät caùch töông ñoái chính xaùc khi ñaõ xaùc ñònh ñoä
tin caäy cuûa caùc thoâng soá ñaàu vaøo vì chuùng aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán keát quaû baøi toaùn. Trong heä
thoáng ñieän phöùc taïp khoaûng haøng nghìn nuùt, möùc ñoä tin caäy cuûa caùc thoâng soá ñaàu vaøo raát keùm,
daãn ñeán vieäc giaûi baøi toaùn buø toái öu cho heä thoáng naøy coù theå cho keát quaû khoâng chính xaùc maø söï
sai leäch gaây ra chính laø do caùc thoâng soá ñöa vaøo. Treân thöïc teá, khoâng phaûi luùc naøo soá lieäu tính
toaùn cuõng coù theå caäp nhaät moät caùch heä thoáng.
Khi xaây döïng vaø giaûi baøi toaùn buø toái öu coâng suaát phaûn khaùng neáu phaân chia heä thoáng
ñieän thaønh nhieàu heä thoáng nhoû ñeå giaûi quyeát thì seõ khoâng toát vì khoâng phuø hôïp vôùi quan ñieåm
cöïc tieåu chi phí treân toaøn heä thoáng.
5
Khi ñaùnh giaù hieäu quaû kinh teá cuûa vieäc giaûm toån hao, trong thöïc teá thöôøng gaëp nhieàu khoù
khaên, bôûi do yeáu toá thôøi ñieåm khaùc nhau vaø taùc ñoäng khaùc nhau cuûa caùc thieát bò buø ñeán caùc
thaønh phaàn chi phí.
Caên cöù theo caùc ñieåm nhaän ñònh neâu treân thì giaûi thuaät phaûi ñöôïc döï tính xaây döïng sao
cho coù theå aùp duïng hieäu quaû trong caùc ñieàu kieän nhö sau :
1. Heä thoáng ñieän nhieàu caáp ñieän aùp vaø khoâng phaân chia thaønh caùc khu vöïc.
2. Cho pheùp tính toaùn treân loaïi soá lieäu nhaäp ñaõ chuaån bò chính xaùc ñeán chi phí nuùt thöù (i)
cuõng nhö chuaån bò ôû möùc ñoä öôùc löôïng “trung bình hoùa” xeùt cho toaøn heä thoáng ñieän bôûi
ngöôøi tính toaùn. Ví duï nhö caùc heä soá tính toaùn haøm chi phí : trung bình hoùa giaù toån hao
ñieän khaùc nhau ôû töøng khu vöïc, trung bình hoùa suaát voán ñaàu tö thieát bò coù xeùt chi phí ñoùng
caét khaùc nhau, trung bình hoùa heä soá phaàn traêm khaáu hao khaùc nhau, trung bình hoùa suaát
toån thaát khaùc nhau, trung bình hoùa ñoà thò phuï taûi ñieån hình khaùc nhau …cuõng nhö ñoái vôùi
caùc thoâng soá kyõ thuaät nhö : ñaàu phaân aùp , thoâng soá RXB…
5.2. VÍ DUÏ KEÁT QUAÛ AÙP DUÏNG TÍNH TOAÙN TREÂN HEÄ THOÁNG ÑIEÄN MIEÀN NAM VIEÄT NAM.
Sô ñoà cuûa heä thoáng ñieän goàm 147 nuùt vôùi toång coâng suaát taûi heä thoáng treân 3000MW.
Thoâng soá caáu truùc heä thoáng ñöôïc tính toaùn döïa theo soá lieäu cuûa heä thoáng ñieän mieàn Nam Vieät
nam , do Toång Coâng ty Ñieän löïc vaø Coâng ty Ñieän löïc 2 cung caáp.
Baøi toaùn ñöôïc ñaët ra nhö sau :
Söû duïng soá lieäu nhaäp goàm :
• Ñoà thò phuï taûi ñieån hình 10 giôø saùng ñöôïc cho trong baûng thoâng soá nuùt tính toaùn.
• Thoâng soá RXB hieän höõu ñöôïc cho trong baûng thoâng soá nhaùnh tính toaùn.
• Baûng soá lieäu kinh teá – kyõ thuaät aùp duïng taïi caùc nuùt.
Yeâu caàu tính toaùn :
Toái öu hoùa VAR , xaùc ñònh coâng suaát phaûn khaùng cuûa caùc nguoàn phaùt, cuûa caùc tuï ñieän
hieän höõu vaø tìm ñaët caùc ñaàu phaân aùp maùy bieán aùp sao cho haøm muïc tieâu toång chi phí cho caùc
thieát bò hoã trôï VAR ñaït möùc thaáp nhaát ñeå saûn xuaát ñieän.
Sau khi tính toaùn ñaõ nhaän ñöôïc keát quaû caùc ñoà thò bieán ñoåi cuûa caùc thaønh phaàn trong haøm
toång chi phí :
6
Vuøng naèm giöõa 2 ñoà thò A vaø B laø töông öùng söï bieán ñoåi caùc thaønh phaàn chi phí vôùi ñieàu
kieän ñieän aùp nuùt caân baèng bieán ñoåi trong khoaûng U147= (235ꢀ238)kV vaø tính toaùn toái öu hoùa
caùc ñaàu phaân aùp theo ñieàu kieän cöïc tieåu toång chi phí ñeå toái öu hoùa VAR trong heä thoáng.
Ñoà thò C laø ñaëc ñieåm bieán ñoåi caùc thaønh phaàn chi phí vôùi ñieàu kieän U147=238kV vaø tính
toaùn toái öu hoùa caùc ñaàu phaân aùp theo ñieàu kieän cöïc tieåu toång toån thaát MW truyeàn taûi.
Caùc thaønh phaàn chi phí vaø lôïi ích kinh teá – kyõ thuaät sau khi toái öu hoùa VAR :
(tính toaùn trong 1 naêm)
Chi phí bieán ñoåi cho thieát bò hoã trôï VAR = 1928744.75 $
Chi phí toång toån hao ñieän naêng = 26136090.00 $
Chi phí taêng cöôøng maët baèng ñieän aùp = 12222644.77 $
Chi phí coá ñònh cho thieát bò tuï ñieän =
408915.78 $
Toång chi phí toái öu VAR trong heä thoáng = 52653528.00 $
7
BAÛNG KEÁT QUAÛ ÑIEÄN AÙP CAÙC NUÙT TRONG HEÄ THOÁNG ÑIEÄN
Pg(i)
MW
U(i)
(pu)
Q(i)
Ñoùng ñieän
Pg(i)
MW
U(i)
(pu)
Qb(i)
Ñoùng ñieän
Bus(i)
Bus(i)
Buø MVAR
Buø MVAR
1
2
3
4
5
6
7
8
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
14
90
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
570
0
0
0
0
0
1.015
1.014
1.021
1.021
1.028
1.036
1.05
1.053
1.044
1.044
1.021
1.038
1.034
1.034
1.043
1.032
1.016
1.007
1.065
1.069
1.02
1.051
1.044
1.067
1.055
1.046
1.059
1.06
1.054
1.06
1.06
20
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
3.6
0
0
0
0
30
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
95
0
0
0
0
0
0
1.051
1.012
1.01
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
3.6
0
0
0
0
0
3.6
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1.012
1.036
1.036
1.038
1.038
1.044
1.034
1.055
1.044
1.012
1.02
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
1.026
1.019
1.04
1.033
0.998
0.989
0.986
0.982
0.979
0.993
1.01
1.058
1.006
1.055
1.052
1.035
1.051
1.05
1.051
1.047
1.048
1.049
1.058
1.051
1.069
1.066
1.066
1.072
1.072
1.072
1.071
1.074
1.073
1.074
1.043
1.015
0
0
0
0
0
0
0
105.6
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
45
95
0
0
0
1.049
1.048
1.049
1.06
0
10
3.6
0
0
0
0
0
10
0
0
3.6
0
0
0
0
0
0
0
1.064
1.066
1.057
1.047
1.053
1.062
1.021
1.008
1.005
1.056
1.032
1.01
1.009
1.007
1.004
8
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
120
0
0
1.021
1.027
1.032
1.029
1.02
1.013
1.014
1.027
1.027
1.017
1.02
1.027
1.027
1.028
1.027
1.028
1.035
1.036
1.041
1.056
1.05
0
0
0
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
0
1.013
1.065
1.055
1.043
1.043
1.052
1.053
1.058
1.072
1.067
1.074
1.06
1.048
1.047
1.047
1.052
1.07
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
290.2
0
0
0
0
0
0
120
0
0
0
0
0
0
0
0
0
7.8
12.4
0
0
0
0
14.8
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
124.1
102
0
0
0
1.083
1.081
1.068
1.076
1.076
1.054
1.054
1.051
0
0
147
1325.01
1.082
0
Khaû naêng ñoùng-caét tuï ñieän : ôû moät thôøi ñieåm trong moät ngaøy vaän haønh heä thoáng ñieän giaû
thieát raèng toång taûi cuûa heä thoáng giaûm xuoáng coøn hôn 70% so vôùi ban ñaàu thì phaûi caét bôùt tuï ñieän
vaø coù theå chuyeån dòch ñaàu phaân aùp theo keát quaû tính toaùn phöông aùn toái öu nhö sau :
Nhaän xeùt :
1. Keát quaû aùp duïng tính toaùn treân heä thoáng ñieän mieàn Nam (cuõng nhö ñaõ khaûo saùt treân
nhieàu sô ñoà khaùc) cho thaáy caùc quy luaät bieán ñoåi cuûa caùc thaønh phaàn chi phí trong quaù
trình toái öu hoùa VAR vaãn dieãn tieán töông töï keát quaû ñaõ minh hoïa nhö ôû muïc 5.1.
9
2. Khi tính toaùn vôùi coâng suaát phaûn khaùng buø nhuyeãn thì lôïi ích kinh teá cao hôn, ñieàu naøy coù
nghóa laø khi coâng suaát ñaët thieát bò buø töø 40MVAr trôû leân thì neân duøng maùy buø quay thay
cho tuï ñieän tónh, bôûi vì giaù laép ñaët cuûa maùy buø quay vôùi coâng suaát treân 40MVAr reû hôn so
vôùi boä tuï ñieän cuøng coâng suaát, ngoaøi ra maùy buø quay coøn coù theå tham gia taêng cöôøng oån
ñònh heä thoáng ñieän.
5. KEÁT LUAÄN.
1. Veà thuaät toaùn :
• Moâ hình veùc tô aûnh trò rieâng cuûa heä thoáng ñieän ñaõ ñöa ra coâng thöùc cho pheùp tính nhanh
möùc ñieän aùp caùc nguoàn ñieän ñoàng thôøi tính choïn ñaàu phaân aùp toái öu treân caùc maùy bieán aùp
ñieàu chænh döôùi taûi nhaèm cöïc tieåu toån thaát coâng suaát trong heä thoáng ñieän.
• Aùp duïng hieäu quaû phöông phaùp quy hoaïch phi tuyeán trong vaán ñeà toái öu hoùa VAR.
2 Veà chöông trình giaûi thuaät tính toaùn :
• Aùp duïng hieäu quaû giaûi thuaät ñònh höôùng tính laëp höõu haïn theo tieâu chuaån choïn loïc toái öu
ñeå giaûi quyeát baøi toaùn toái öu hoaù VAR trong heä thoáng ñieän.
• Ñaõ chöùng toû raèng chöông trình coù theå aùp duïng hieäu quaû trong vaán ñeà vaïch ra lòch trình
ñieàu haønh maùy phaùt, maùy bieán aùp vaø thieát bò buø nhaèm hoã trôï VAR toái öu ñeå saûn xuaát
ñieän. Chöông trình coù theå phoái hôïp lôïi ích kinh teá – kyõ thuaät ñoùng caét caùc phaân ñoaïn tuï
ñieän vôùi ñaàu phaân aùp maùy bieán aùp vaø huy ñoäng coâng suaát nguoàn hôïp lyù theo ñoà thò phuï
taûi ñieän.
• Chöông trình coøn coù theå aùp duïng hieäu quaû ñeå giaûi quyeát quy hoaïch toái öu vò trí vaø dung
löôïng tuï ñieän trong heä thoáng ñieän. Giaûi thuaät naøy coù theå tính toaùn vaø ñöa ra thöù töï öu tieân
cuûa caùc vò trí caàn buø VAR caên cöù theo tieâu chuaån kinh teá - kyõ thuaät ñaõ ñònh trong moät heä
thoáng ñieän coù caáu hình phöùc taïp.
3 Veà giaûi phaùp aùp duïng soá lieäu kinh teá – kyõ thuaät :
• Giaûi thuaät ñaõ chöùng toû hieäu quaû aùp duïng ñoái vôùi taäp tin soá lieäu nhaäp ñuû tin caäy theo baûng
giaù kinh teá – kyõ thuaät taïi caùc nuùt.
• Thöïc teá soá lieäu raát ña daïng vaø phöùc taïp, caùc chæ soá kinh teá cuõng khoâng roõ raøng, laøm giaûm
hieäu quaû cuûa baát cöù giaûi thuaät toái öu naøo, nhöng chöông trình naøy cho pheùp xaùc ñònh vuøng
kinh teá – kyõ thuaät töông öùng vôùi moät traïng thaùi toái öu nhaát khi phaûi aùp duïng moät baûng soá
lieäu xaùc ñònh khoâng ñuû roõ raøng, chæ öôùc löôïng theo caùc soá lieäu trung bình. Sau ñoù coù theå
ñi nhanh ñeán giaûi phaùp toái öu maø chæ caàn tính toaùn ít.
• Khaùi nieäm veà ñaïi löôïng cöïc ñaïi lôïi ích kinh teá – kyõ thuaät coù yù nghóa töông ñoàng vôùi cöïc
tieåu toång chi phí tính toaùn toái öu VAR, tuy nhieân neáu caùc thoâng soá nhaäp coù ñuû möùc ñoä tin
caäy thì ñaïi löôïng cöïc ñaïi lôïi ích kinh teá – kyõ thuaät coøn cho pheùp öôùc löôïng lôïi ích kinh teá
– kyõ thuaät lôùn nhaát sau khi giaûi quyeát xong baøi toaùn toái öu VAR trong moät heä thoáng ñieän.
Khi bieát ñöôïc roõ lôïi ích thöïc tieãn thì môùi coù theå ra caùc quyeát ñònh thoûa ñaùng ñoái vôùi phaùt
trieån heä thoáng.
_____________________________________________________________________________________________
10
10 trang
22740
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giải bài toán bù công suất phản kháng và tối ưu hóa điện áp trong hệ thống điện", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giai_bai_toan_bu_cong_suat_phan_khang_va_toi_uu_hoa_dien_ap.pdf
