Ứng dụng hiệu quả công nghệ mới FPI về chỉ báo đường đi sự cố cho lưới điện phân phối thông minh
Hiện nay, việc phát triển lưới điện thông minh (Smart Grid) đang là xu thế tất yếu và là mối quan tâm hàng đầu của ngành điện Việt Nam cũng như toàn thế giới nhằm mục tiêu nâng cao chất lượng và độ tin cậy cung cấp điện, đảm bảo cung cấp điện liên tục cho khách hàng sử dụng điện.
Như vậy có thể thấy để có thể phát triển được lưới điện thông minh tại Việt Nam, trong các giai đoạn đầu cần tập trung đẩy mạnh những hạng mục công việc quan trọng như tăng cường độ tin cậy, tăng cường hiệu quả vận hành hệ thống điện, tập trung vào lưới điện phân phối. Để thực hiện được điều đó cần thực hiện đồng bộ nhiều giải pháp, trong đó việc ứng dụng công nghệ mới về chỉ báo đường đi sự cố (Fault Passage Indicator – FPI) cho lưới điện phân phối thông minh được xem như là một trong những giải pháp hiệu quả giúp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cũng như hiệu quả vận hành lưới điện phân phối. Tuy nhiên, thiết bị FPI có giá thành không phải là thấp; việc lắp đặt bao nhiêu thiết bị FPI, ở vị trí nào trong lưới điện phân phối để đạt được hiệu quả cao nhất vẫn chưa được nghiên cứu cụ thể. Do đó đề tài “Ứng dụng hiệu quả công nghệ mới FPI về chỉ báo đường đi sự cố cho lưới điện phân phối thông minh” mang tính cấp thiết trong giai đoạn hiện nay và phù hợp với Đề án phát triển lưới điện thông minh tại Việt Nam mà Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt.
Đề tài đề xuất giải pháp để ứng dụng hiệu quả công nghệ chỉ báo đường đi sự cố FPI nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối, góp phần thực hiện lộ trình xây dựng lưới điện thông minh tại Việt Nam theo Đề án mà Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt, góp phần tiết giảm lãng phí trong đầu tư, nâng cao năng suất lao động.
Xây dựng giải pháp ứng dụng hiệu quả công nghệ chỉ báo đường đi sự cố (Fault Passage Indicator – FPI) nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối theo lộ trình xây dựng lưới điện thông minh. Các mục tiêu cụ thể bao gồm:
- Đánh giá ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng và nghiên cứu chọn lựa công nghệ FPI phù hợp với điều kiện cơ sở hạ tầng khác nhau của các lưới điện phân phối khi không tích hợp và có tích hợp với hệ thống SCADA.
- Nghiên cứu giải thuật và xây dựng chương trình xác định số lượng và vị trí lắp đặt tối ưu các thiết bị FPI trên lưới điện phân phối để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, giảm thời gian mất điện trung bình của lưới điện phân phối, trong đó có xem xét đánh giá yếu tố kinh tế – kỹ thuật để lựa chọn công nghệ thiết bị FPI phù hợp ở các vị trí thích hợp.
- Ứng dụng kết quả nghiên cứu để triển khai tính toán cho một lưới điện thực tế thuộc Công ty Điện lực Đà Nẵng.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài này là công nghệ FPI và các thuật toán tối ưu hóa cùng các ứng dụng của chúng trong hệ thống điện hiện đại. Bên cạnh đó, việc tính toán các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện cũng sẽ được thực hiện để ứng dụng trong quá trình giải các bài toán tối ưu.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài bao gồm:
- Nghiên cứu các công nghệ FPI và ứng dụng nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối thông minh.
- Nghiên cứu các phương pháp tính toán tối ưu, tính toán độ tin cậy cung cấp điện.
- Nghiên cứu lập trình tính toán nhằm ứng dụng hiệu quả công nghệ FPI cho lưới điện phân phối thông minh.
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: thu thập và nghiên cứu các tài liệu trong và ngoài nước đề cập đến vấn đề độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối; các phương pháp tối ưu hóa, đặc biệt là tối ưu hóa đa mục tiêu.
- Phương pháp xử lý thông tin: thu thập và xử lý thông tin định lượng về độ tin cậy của lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng.
- Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm.
- Xem xét ứng dụng phù hợp với lưới điện thực tế.
Chương 1: Tổng quan về lưới điện thông minh và độ tin cậy cung cấp điện
Chương 2: Thuật toán tối ưu hóa bầy đàn để giải bài toán tối ưu đa mục tiêu
Chương 3: Xây dựng chương trình tính toán ứng dụng hiệu quả công nghệ chỉ báo đường đi sự cố cho lưới điện phân phối thông minh
Chương 4: Tính toán ứng dụng hiệu quả công nghệ chỉ báo đường đi sự cố cho xuất tuyến 471 Ngũ Hành Sơn thuộc lưới điện phân phối thành phố Đà Nẵng.
TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH VÀ
Lưới điện thông minh là hệ thống điện được hiện đại hóa để giám sát, bảo vệ và tối ưu một cách tự động các thành phần tham gia từ các nguồn điện tập trung và phân tán, lưới điện truyền tải và phân phối đến các hộ sử dụng điện nhằm đảm bảo quá trình cung cấp và sử dụng điện năng tối ưu, tin cậy và đảm bảo chất lượng.
a) Mục tiêu tổng quát
Phát triển lưới điện thông minh với công nghệ hiện đại nhằm nâng cao chất lượng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện, góp phần cho công tác quản lý nhu cầu điện, khuyến khích sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả; tạo điều kiện nâng cao năng suất lao động, giảm nhu cầu đầu tư vào phát triển nguồn lưới điện, tăng cường khai thác hợp lý các nguồn tài nguyên năng lượng, đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế- xã hội bền vững [1].
b) Mục tiêu cụ thể
Độ tin cậy là xác suất để hệ thống (hoặc phần tử) hoàn thành triệt để nhiệm vụ được giao trong khoảng thời gian nhất định và trong điều kiện vận hành nhất định [12].
Những chỉ tiêu thường được dùng để đánh giá độ tin cậy cung cấp điện tới khách hàng là tần suất mất điện hay cường độ mất điện, thời gian của mỗi lần mất điện và giá trị thiệt hại của khách hàng trong khoảng thời gian mất điện.
Cường độ hỏng hóc của hệ thống (λ)
Cường độ phục hồi của hệ thống ()
Thời gian làm việc an toàn trung bình (Tlv)
Thời gian sửa chữa trung bình (TS)
Phương pháp không gian trạng thái
Mỗi phương pháp có ưu thế riêng cho từng loại bài toán. Bài toán độ tin cậy của lưới điện phân phối sử dụng phương pháp không gian trạng thái phối hợp với phương pháp đồ thị – giải tích rất có hiệu quả.
- Cường độ hỏng hóc của các phần tử trong hệ thống.
- Sự thao tác để cô lập phần tử hỏng và phục hồi hoạt động của các phần tử không hỏng.
- Trạng thái của thiết bị (máy cắt, dao cách ly): đóng, mở.
- Việc bảo quản định kì của thiết bị.
Tần suất mất điện trung bình của hệ thống – SAIFI (System Average Interruption Frequency Index)
(1.13)
Thời gian mất điện trung bình của hệ thống – SAIDI (System Average Interruption Duration Index)
(1.14)
Tần suất mất điện trung bình thoáng qua của hệ thống – MAIFI (System Average Interruption Frequency Index)
(1.15)
Ở đây:
Lưới điện hình tia không phân đoạn:
Lưới điện hình tia rẽ nhánh có bảo vệ bằng cầu chì
Lưới điện hình tia phân đoạn bằng các dao cách ly và rẽ nhánh có bảo vệ bằng cầu chì
Lưới điện hình tia phân đoạn bằng máy cắt và rẽ nhánh có bảo vệ bằng cầu chì
Lưới điện phân phối kín vận hành hở
Trong chương này tác giả đã trình bày những thông tin tổng quan về lưới điện thông minh, bao gồm định nghĩa lưới điện thông minh và mục tiêu phát triển lưới điện thông minh ở Việt Nam. Bên cạnh đó, tác giả cũng đã giới thiệu về độ tin cậy cung cấp điện và phương pháp phân tích cơ bản chỉ số độ tin cậy cho các lưới điện phân phối điển hình, trong đó có xét đến ảnh hưởng của các thiết bị phân đoạn.
THUẬT TOÁN TỐI ƯU HÓA BẦY ĐÀN ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN TỐI ƯU ĐA MỤC TIÊU
Có nhiều cách để biểu diễn bài toán tối ưu đa mục tiêu, trong phạm vi luận văn này tác giả biểu diễn bài toán tối ưu N mục tiêu [3]
(2.1)
Ở đây: ∈ Ω
Trong biểu thức (2.1), là vector hàm đối tượng, gi biểu diễn các ràng buộc, là vector quyết định biểu diễn các biến quyết định trong không gian tham số Ω.
Xem xét bài toán tối ưu cực tiểu cho hàm 2 mục tiêu và biểu diễn theo công thức toán học (2.2).[3]
Min I(x) ≡ [I1(x), I2(x)] (2.2)
Ràng buộc:
Gj(x) ≤ 0; j = 1, 2, …, J;
hk(x) = 0; k = 1, 2,… , K;
Một nghiệm thuộc tập Pareto nếu không có một nghiệm nào khác có thể cải thiện ít nhất trong những hàm đối tượng mà không làm giảm bất kỳ hàm đối tượng khác.
Pareto trội được dùng để so sánh và xếp thứ hạng cho các vector quyết định.
Sắp xếp nghiệm không trội (Non – Dominated sort)
Để gán độ thích nghi của các cá thể trong quần thể, thường gán cho các cá thể vào thứ hạng tương ứng bằng cách xếp các cá thể phù hợp vào các biên chứa các nghiệm không trội.
F:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\KY THUAT HOA HOC\KY THUAT DIEN\VO VAN PHUONG
