1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

(Luận văn thạc sĩ) ứng dụng các giải thuật thông minh trong sa thải phụ tải kết hợp với phương pháp xếp hạng phụ tải theo độ tin cậy cung cấp điện

85 1 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Ứng dụng Các Giải Thuật Thông Minh Trong Sa Thải Phụ Tải Kết Hợp Với Phương Pháp Xếp Hạng Phụ Tải Theo Độ Tin Cậy Cung Cấp Điện
Tác giả Phan Bửu Đảo
Người hướng dẫn TS. Nguyễn Hoàng Minh Vũ
Trường học Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành Kỹ thuật Điện
Thể loại Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản 2023
Thành phố Tp. Hồ Chí Minh
Định dạng
Số trang 85
Dung lượng 6,89 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Cấu trúc

  • Chương 1 TỔNG QUAN (21)
    • 1.1.1 Đặt vấn đề (21)
    • 1.1.2. Hiện trạng về sa thải phụ tải trong hệ thống điện Việt Nam (23)
    • 1.1.3 Các nghiên cứu về sa thải phụ tải trong hệ thống điện (26)
    • 1.2 Tính cấp thiết của đề tài (29)
    • 1.3 Mục tiêu nghiên cứu (30)
    • 1.4 Ý nghĩa khoa học của đề tài (30)
    • 1.5 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài (30)
    • 1.6 Đối tượng nghiên cứu (31)
    • 1.7 Phạm vi nghiên cứu (31)
    • 1.8 Phương pháp nghiên cứu (31)
    • 1.9 Nội dung đề tài (31)
  • Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI (32)
    • 2.1 Giới thiệu (32)
    • 2.2 Sa thải phụ tải truyền thống (34)
    • 2.3 Sa thải phụ tải thông minh (37)
      • 2.3.1 Mô tả về Sa thải phụ tải thông minh (37)
      • 2.3.2 Sơ đồ khối chức năng của ILS (39)
    • 2.4 Công thức tính toán sa thải phụ tải tối ưu (40)
      • 2.4.1 Hàm mục tiêu — Tối đa hóa hàm lợi ích (41)
      • 2.4.2 Các ràng buộc của việc sa thải phụ tải (42)
    • 2.5 Sa thải phụ tải tối ưu với ràng buộc lưới điện (43)
      • 2.5.1 Hệ số tầm quan trọng theo AHP (43)
      • 2.5.2 Mô hình lưu lượng mạng điện (45)
  • Chương 3 PHƯƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI AHP CẢI TIẾN (47)
    • 3.1 Tổng quan về phương pháp sa thải phụ tải AHP cải tiến (47)
    • 3.2 Xếp hạng phụ tải ưu tiên theo yêu cầu liên tục cung cấp điện (49)
      • 3.2.1. Tính toán trọng số lớp tiêu chí (51)
      • 3.2.2 Tính toán trọng số lớp đề án (53)
      • 3.2.3 Tính toán trọng số tổng hợp (56)
    • 3.3 Hàm mục tiêu H và hàm lợi ích Benefit (57)
  • Chương 4 THỬ NGHIỆM VÀ KIỂM TRA PHƯƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI AHP CẢI TIẾN (59)
    • 4.1 Mô tả hệ thống điện IEEE 30 bus (59)
    • 4.2 Tính toán trọng số tầm quan trọng ưu tiên cung cấp điện của phụ tải (61)
    • 4.3 Nhận xét và đánh giá (68)
  • Chương 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN (70)
    • 5.1. Kết luận (70)
    • 5.2. Hướng nghiên cứu phát triển (71)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (31)

Nội dung

TỔNG QUAN

Đặt vấn đề

Trong thị trường điện cạnh tranh tại Việt Nam và toàn cầu, việc cung cấp điện an toàn, liên tục và đảm bảo chất lượng điện năng là ưu tiên hàng đầu của ngành điện Các nhà thiết kế và quản lý vận hành hệ thống điện cần không ngừng nghiên cứu, ứng dụng các phương pháp quản lý, kỹ thuật, điều khiển và giám sát phù hợp để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật, đồng thời duy trì sự ổn định và tin cậy của hệ thống điện.

Trong quá trình vận hành hệ thống điện, các sự cố như mất cân bằng nguồn phát do thiết bị gặp sự cố hoặc bị tác động bởi sét, ngắn mạch hoặc đứt đường dây thường xảy ra, gây ra dao động tần số và điện áp, thậm chí dẫn đến mất nguồn hoặc rã lưới Để ứng phó với các sự cố này, hệ thống sẽ tách phần tử gặp sự cố khỏi mạng và huy động nguồn dự phòng để duy trì tần số ổn định, qua đó ngăn chặn sự cố lan rộng Khi công suất nguồn cung ứng đã dùng hết mà tần số vẫn tiếp tục giảm, hệ thống sẽ kích hoạt phương án sa thải phụ tải nhằm giảm tải nhanh chóng, lấy lại cân bằng giữa nguồn và tải, duy trì ổn định tần số và sau đó dần khôi phục vận hành bình thường Các biện pháp này đảm bảo sự an toàn, ổn định của hệ thống điện trong các tình huống khẩn cấp.

Học viên: Phan Bửu Đảo 2

Vấn đề đặt ra từ yêu cầu thực tiễn là chọn phương án sa thải phụ tải nhanh chóng và chính xác, xác định các phụ tải ít quan trọng để cắt trước, hạn chế cắt điện đối với các khu vực có phụ tải quan trọng, đồng thời tối ưu lượng công suất giảm để đảm bảo an toàn kỹ thuật, tính kinh tế và hạn chế thiệt hại do cắt tải Đã có nhiều phương pháp sa thải phụ tải được nghiên cứu và áp dụng trong quản lý vận hành hệ thống điện, từ phương pháp truyền thống dùng rơ le tự động ngắt tải khi tần số giảm xuống ngưỡng định sẵn cho đến các phương pháp phức tạp hơn như dựa trên phương trình chuyển động của rotor, phụ thuộc vào vị trí nhiễu loạn, trạng thái điện áp và tốc độ giảm tần số Ngoài ra, các công nghệ hiện đại như thuật toán thông minh, mạng nơ-ron, thuật toán AHP và thuật toán di truyền cũng được áp dụng nhằm nâng cao hiệu quả sa thải phụ tải Tuy nhiên, vẫn còn tồn tại hạn chế chưa chú trọng đủ đến tính kinh tế, chưa xác định rõ tầm quan trọng của từng phụ tải để hạn chế thiệt hại, và một số phương án phụ thuộc vào ý kiến chủ quan của chuyên gia, dựa trên kinh nghiệm trong quyết định cắt tải.

Bài viết đề xuất phương pháp xếp hạng và sa thải phụ tải trong hệ thống điện dựa trên thuật toán AHP cải tiến nhằm tính toán trọng số ưu tiên liên tục cung cấp điện của các phụ tải, đảm bảo tần số ổn định nhanh chóng trong phạm vi cho phép Phương pháp này giúp ngăn chặn sự cố lây lan khi xảy ra mất cân bằng giữa công suất phát và nhu cầu của phụ tải, phù hợp với thực tế phân loại phụ tải Nó hỗ trợ người vận hành hệ thống trong việc cắt tải có kế hoạch hoặc sa thải phụ tải do sự cố hệ thống, đồng thời loại bỏ yếu tố chuyên gia trong quá trình tính toán AHP truyền thống và kết hợp các điều kiện kinh tế để nâng cao hiệu quả.

Chiến lược sa thải phụ tải của phương pháp đề xuất mang tính khách quan, giúp giảm lượng công suất sa thải và hạn chế thiệt hại đến hệ thống điện cũng như khách hàng sử dụng điện Phương pháp tối ưu hóa hàm mục tiêu và lợi ích tải, đồng thời hạn chế tối đa việc gián đoạn cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng cao Kế hoạch cắt giảm phụ tải được thiết kế một cách hợp lý nhằm đảm bảo hiệu quả và ổn định hệ thống điện trong quá trình vận hành.

Học viên Phan Bửu Đảo 3 chủ động phối hợp các công tác liên quan trên hệ thống điện để đảm bảo hoạt động hiệu quả Đồng thời, anh ấy lên kế hoạch sản xuất phù hợp với các phụ tải, tối ưu hóa quá trình vận hành hệ thống điện Việc sắp xếp kế hoạch sản xuất hợp lý giúp nâng cao hiệu suất, giảm thiểu rủi ro và duy trì ổn định cho hệ thống điện quốc gia.

Hiện trạng về sa thải phụ tải trong hệ thống điện Việt Nam

Nghiên cứu về sa thải phụ tải trong hệ thống điện là lĩnh vực quan trọng nhằm duy trì ổn định hệ thống trong các tình huống sự cố có thể gây mất ổn định Chính sách này giúp cân bằng công suất giữa nguồn điện phát ra và phụ tải tiêu thụ, đặc biệt trong các trường hợp mất cân bằng do biến động nhu cầu sử dụng hoặc sự cố tại nhà máy điện, đường truyền tải như đứt mạch, sét đánh hoặc bật máy cắt Việc xử lý sa thải phụ tải đóng vai trò then chốt để đảm bảo cung cấp điện liên tục và an toàn cho hệ thống điện quốc gia.

Sa thải phụ tải là hành động cắt hoặc giảm bớt công suất phụ tải nhằm duy trì cân bằng giữa nguồn phát và tải của hệ thống điện, ngăn chặn sự cố lây lan và đảm bảo tính liên tục của hệ thống Việc này giúp sớm khôi phục tần số về mức ổn định, đặc biệt khi tần số hệ thống điện giảm xuống dưới giới hạn cho phép, góp phần duy trì vận hành an toàn và ổn định của mạng lưới điện.

Hệ thống điện Việt Nam có đặc điểm là các nhà máy phát điện và phụ tải phân bố không đồng đều giữa các vùng miền, dựa vào hệ thống truyền tải có trục xương sống là đường dây tải điện 500kV Bắc – Nam dài gần 1.500km, kết nối từ thủy điện Hòa Bình đến trạm Phú Lâm, tạo thành một khối truyền tải thống nhất để chuyển điện năng từ miền Bắc, gồm các nhà máy thủy điện và nhiệt điện lớn, vào miền Trung và miền Nam, đồng thời cung cấp điện cho các trung tâm điện lực như Phú Mỹ, Vĩnh Tân, Duyên Hải và các nguồn thủy điện như Buôn Kuốp, Sê San, Đồng Nai Hiện tại, hệ thống truyền tải đã được mở rộng với các mạch 500kV Bắc – Nam mới nhằm nâng cao khả năng truyền tải và đảm bảo an ninh hệ thống điện quốc gia.

Hệ thống điều độ điện năng của Việt Nam bao gồm các cấp như Trung tâm Điều độ hệ thống điện quốc gia (A0), các trung tâm điều độ miền Bắc (A1), miền Nam (A2), miền Trung (A3), cùng các điều độ cấp tỉnh và huyện, nhằm đảm bảo vận hành an toàn và hiệu quả Các cấp điều độ này được giao quyền kiểm soát, giám sát hệ thống điện, nhà máy phát điện, trạm biến áp, đường truyền tải và phân phối điện theo quy định và quy phạm an toàn điện nghiêm ngặt Việc phối hợp chặt chẽ giữa các bộ phận trong hệ thống là yếu tố then chốt để xử lý nhanh các sự cố, đảm bảo cung cấp điện liên tục, chất lượng cao và thông tin chính xác cho khách hàng theo quy định Các dự án nâng cao năng lực truyền tải điện qua các tuyến 500kV, 220kV và 110kV tại các vùng miền giúp tăng khả năng kết nối các nhà máy điện và trung tâm phụ tải vào hệ thống, góp phần cải thiện hiệu suất vận hành và an toàn của hệ thống điện quốc gia.

Trong hệ thống điện Việt Nam, điều khiển tần số (điều tần) là quá trình duy trì sự vận hành ổn định của hệ thống điện ở tần số định mức 50Hz hoặc trong phạm vi tần số cho phép [27] Các sự cố mất cân bằng giữa công suất phát và công suất tiêu thụ, như mất máy phát hoặc tăng phụ tải đột ngột, gây nhiễu loạn đáng kể ảnh hưởng đến ổn định hệ thống điện Khi xảy ra những sự cố này, tần số hệ thống bị ảnh hưởng do chênh lệch công suất, làm giảm khả năng phát điện và có nguy cơ dẫn đến mất ổn định, mất điện diện rộng hoặc rã lưới Các điều độ viên phải huy động thêm nguồn từ các nhà máy khác để bù đắp sự mất cân bằng, tuy nhiên khi dung lượng phát điện đạt tối đa mà vẫn không đáp ứng đủ nhu cầu tiêu thụ, tần số hệ thống sẽ giảm gây mất ổn định Để duy trì hoạt động liên tục, hệ thống phải thực hiện các biện pháp điều chỉnh sơ bộ nhằm phục hồi tần số về mức cho phép.

Học viên: Phan Bửu Đảo 5 cấp và thứ cấp thì một chương trình sa thải phụ tải tối ưu cũng là rất cần thiết đối với

Hệ thống điện quốc gia

Hệ thống điện nước ta hiện có tổng công suất lắp đặt đạt 75.746MW tính đến cuối năm 2021, trong đó năng lượng tái tạo chiếm 26,9% với 20.408MW, thủy điện chiếm 29,0% với 22.022MW, nhiệt điện chiếm 43,4% với 32.887MW, và các nguồn năng lượng khác chiếm gần 1% Cụ thể, điện mặt trời đã đạt khoảng 19.400MWp (tương đương 16.428MW), chiếm khoảng 25,6% tổng công suất nguồn của hệ thống điện quốc gia, song nguồn này có tính phụ thuộc thời tiết cao, gây rủi ro vận hành ổn định hệ thống Các nhà máy điện mặt trời lớn đặt tại các vùng bức xạ cao chưa được trang bị hệ thống lưu điện, và Việt Nam chưa có nhà máy thủy điện tích năng, dẫn đến dễ xảy ra mất cân đối trong sản lượng điện khi thời tiết biến động, đặc biệt trong mùa khô và nắng nóng đỉnh điểm, với công suất tiêu thụ đạt đỉnh trên 41.500MW như ngày 31/5/2021 Việc tăng cường khai thác điện mặt trời trong tình hình này dễ gây ra các sự cố lớn do phụ thuộc vào nguồn phát không ổn định, ảnh hưởng tới cân bằng hệ thống điện quốc gia.

Việc duy trì ổn định tần số hệ thống, cân bằng giữa công suất phát và thu, giảm thiểu thời gian cắt điện và đảm bảo chất lượng điện năng luôn là ưu tiên hàng đầu của Trung tâm điều độ và khách hàng Tần số được kiểm soát chặt chẽ, theo các quy trình vận hành nghiêm ngặt và tuân thủ các quy định rõ ràng của ngành điện và cơ quan Nhà nước Tuy nhiên, các yếu tố khách quan và chủ quan có thể ảnh hưởng đến quá trình kiểm soát này, đòi hỏi các biện pháp phòng ngừa và xử lý phù hợp để đảm bảo ổn định hệ thống điện.

Trong hệ thống điện, nhiễu loạn là không thể tránh khỏi do mất nguồn phát công suất lớn tại các trung tâm điện lực như Phú Mỹ, Vĩnh Tân, Duyên Hải, Mông Dương, hoặc do phụ tải đột biến ở các khu công nghiệp lớn và sự cố ngắt đường dây truyền tải công suất lớn, như đường dây 500kV Bắc - Nam Khi gặp sự cố, cần triển khai các biện pháp khẩn cấp hoặc có kế hoạch cắt giảm tải để nhanh chóng đưa tần số hệ thống trở về mức ổn định, đảm bảo vận hành liên tục và giảm thiểu thiệt hại.

Trong các giải pháp khôi phục tần số của hệ thống điện, sa thải phụ tải được xem là biện pháp cuối cùng nhưng có tác dụng nhanh chóng và mạnh mẽ nhất để đưa tần số hệ thống trở lại mức ổn định cho phép Đây là phương pháp hiệu quả khi các biện pháp khác không đủ để duy trì hoạt động ổn định của hệ thống điện Việc loại bỏ phụ tải giúp giảm tải đột ngột, từ đó hỗ trợ khôi phục tần số về mức an toàn và ổn định.

Các giải pháp về sa thải phụ tải trong thống điện đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc đảm bảo hệ thống nhanh chóng phục hồi tần số trở lại mức cho phép sau các biến động hoặc sự cố Việc tìm kiếm giải pháp sa thải phụ tải phù hợp tại hệ thống điện Việt Nam là ưu tiên hàng đầu để đưa ra quyết định nhanh chóng và hợp lý, ngăn chặn lan rộng của sự cố, hạn chế cắt điện các phụ tải ưu tiên, và sớm đưa tần số về mức an toàn Lượng công suất phụ tải phải sa thải tối ưu nhằm bảo đảm an ninh năng lượng, đạt hiệu quả kinh tế cao, giảm thiểu thời gian mất điện theo quy định của Nhà nước, đồng thời duy trì các chỉ số về độ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng.

Các nghiên cứu về sa thải phụ tải trong hệ thống điện

1) Các nghiên cứu trong nước

Mai Ngọc Nhẫn (2017) đã nghiên cứu và đề xuất mô hình sa thải phụ tải dựa trên kết hợp mạng nơ ron và thuật toán AHP để đảm bảo ổn định hệ thống điện trong điều kiện có sự cố nhiễu loạn Mô hình này sử dụng các giải thuật công nghệ tri thức như K-means, mạng nơ ron và AHP nhằm giảm thời gian ra quyết định, rút ngắn thời gian phục hồi tần số và nâng cao độ ổn định tần số so với các phương pháp truyền thống Nghiên cứu của cô góp phần cải thiện khả năng phản ứng nhanh chóng của hệ thống điện khi xảy ra sự cố, đảm bảo sự vận hành an toàn và liên tục của lưới điện.

Học viên: Phan Bửu Đảo 7

Nguyễn Trọng Tín (2018) đã xây dựng công thức tính toán lượng công suất sa thải phụ tải tối thiểu dựa trên phương trình chuyển động quay của rotor, nhằm đảm bảo hệ thống duy trì trạng thái ổn định trước các nhiễu loạn Phương pháp tối ưu hóa này giúp huy động công suất hiệu quả, giảm thiểu lượng sa thải phụ tải cần thiết trong hệ thống điện Hiệu quả của đề tài được xác thực qua mô phỏng trên hệ thống điện chuẩn IEEE 37 nút và thực hiện bằng phần mềm PowerWorld.

Phạm Hồng Hậu (2021) trong luận văn thạc sĩ nghiên cứu về phương pháp sa thải phụ tải trong hệ thống điện, đề xuất sử dụng phương pháp sa thải phụ tải thông minh (ILS) dựa trên các cấu trúc và thuật toán máy tính thông minh như mạng thần kinh nhân tạo (ANN), bộ logic mờ, hệ thống suy luận thích nghi nơron mờ (ANFIS), thuật toán di truyền và thuật toán bầy đàn Các phương pháp này nhằm nâng cao độ tin cậy và độ chính xác so với các phương pháp truyền thống.

2) Các nghiên cứu ngoài nước

Alireza Saffarian và Majid Sanaye (2011) đề xuất phương pháp sa thải phụ tải thích nghi, dựa trên các yếu tố như vị trí nhiễu loạn, trạng thái điện áp của hệ thống và tốc độ suy giảm tần số để xác định vị trí và lượng phụ tải cần sa thải Phương pháp này giúp tối ưu hóa việc giảm tải, nâng cao độ ổn định của hệ thống điện Kết quả mô phỏng cho thấy phương pháp đề xuất có khả năng cải thiện đáng kể biên độ điện áp và ngăn chặn các sự cố mất điện khác nhau trong hệ thống, chứng minh tính hiệu quả của giải pháp này.

Urban Rudez và các cộng sự (2011) đề xuất phương pháp sa thải phụ tải dựa trên đạo hàm bậc hai của tần số để dự đoán quỹ đạo tần số Phương pháp này áp dụng phương pháp Newton và phép nội suy đạo hàm bậc hai của tần số, nhằm xác định giá trị tần số nhỏ nhất trong quá trình vận hành Đặc biệt, phương pháp sử dụng tích phân số giúp cải thiện độ chính xác trong dự đoán và tối ưu hóa quá trình kiểm soát tần số trong hệ thống điện.

Nghiên cứu của Bayhaqqi, Saiful Bukhori, Gayatri Dwi Santika (2021) tập trung vào việc xây dựng hệ thống hỗ trợ ra quyết định nhóm (MCDM) bằng cách kết hợp phương pháp AHP (Quy trình phân tích thứ bậc) và TOPSIS (Kỹ thuật thực hiện đơn hàng theo giải pháp tương tự với giải pháp lý tưởng) Phương pháp này nhằm giúp các nhóm quyết định lựa chọn tối ưu dựa trên tiêu chí rõ ràng và phân tích đa chiều, nâng cao hiệu quả ra quyết định trong các lĩnh vực khác nhau.

Phương pháp AHP (Analytic Hierarchy Process) giúp xác định trọng số tiêu chí và giảm thiểu ảnh hưởng chủ quan của người ra quyết định Trong khi đó, phương pháp TOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution) được sử dụng để lựa chọn, vì tính đơn giản, dễ hiểu, hiệu quả tính toán và nhanh chóng Khi kết hợp AHP và TOPSIS, các điểm mạnh và điểm yếu của từng phương pháp sẽ bổ sung cho nhau, mang lại kết quả chính xác hơn và hiệu quả hơn trong quá trình ra quyết định.

Năm 2016, B Song và S Kang trình bày một phương pháp xác định trọng số dựa trên xếp hạng và so sánh phi cấu trúc, kết hợp cấu trúc phân cấp của AHP và so sánh theo cặp để khắc phục nhược điểm của AHP Phương pháp này giúp giảm số lượng so sánh cần thiết và tự động đảm bảo tính nhất quán thông qua việc xác định ưu tiên trước.

Năm 2009, Mohamed Salah - eldin đề xuất phương pháp sa thải phụ tải dựa trên sự kết hợp giữa thuật toán AHP và FPP để cải thiện quá trình ra quyết định Tuy nhiên, các người ra quyết định (DM) thường gặp khó khăn trong việc xác định mức độ ưu tiên khi so sánh theo cặp do sự không chắc chắn về sở thích Trong các vấn đề phức tạp, các phán đoán so sánh thường được thể hiện dưới dạng tỷ lệ không chắc chắn, ví dụ như quan trọng gần bằng nhau, quan trọng hơn từ ba đến năm lần, hoặc ít quan trọng hơn khoảng bốn lần Điều này phản ánh mức độ không chắc chắn và mâu thuẫn có thể xảy ra trong quá trình ra quyết định.

Nghiên cứu của Zhan Deng và Jianyu Wang (2020) đề xuất phương pháp tính toán và xếp hạng phụ tải trong hệ thống điện dựa trên phân loại phụ tải quan trọng, sử dụng lý thuyết dữ liệu Dempster–Shafer về trộn dữ liệu đa cảm biến Họ phân tích những hạn chế của các phương pháp hiện có và giới thiệu một phiên bản cải tiến của kỹ thuật AHP để làm trọng số cuối cùng của dữ liệu chính xác hơn Phương pháp này kết hợp dữ liệu bình quân gia quyền sau khi sửa đổi dữ liệu gốc, sử dụng quy tắc kết hợp Dempster nhằm tối ưu hóa kết quả tổng hợp, đồng thời giải quyết hiệu quả vấn đề phản trực quan khi áp dụng phương pháp Dempster cổ điển.

Phan Bửu Đảo 9 là một học viên xuất sắc trong lĩnh vực xử lý dữ liệu có tính xung đột cao, giúp nâng cao khả năng ra quyết định chính xác trong hệ thống hỗ trợ quyết định Với kiến thức chuyên sâu, anh đã phát triển các phương pháp tối ưu để xử lý dữ liệu phức tạp, đảm bảo quyết định hợp lý ngay cả trong phạm vi dữ liệu có nhiều xung đột Khả năng áp dụng các kỹ thuật tiên tiến của Phan Bửu Đảo 9 góp phần nâng cao hiệu quả của hệ thống hỗ trợ ra quyết định trong nhiều ngành, từ doanh nghiệp đến lĩnh vực quản lý dữ liệu phức tạp.

Yasser F Hassan và Firas M Tuaimah (2019) giới thiệu phương pháp giảm tải dựa trên logarithm để ưu tiên giảm theo mức độ cần thiết trong ngày, giúp đảm bảo nguồn điện cho các phụ tải quan trọng Phương pháp này sử dụng Ma trận Giảm và thực hiện giảm tải theo thứ tự ưu tiên, so sánh với các phương pháp sa thải phụ tải truyền thống như UFLS, UVLS, hay kết hợp các phương pháp này, nhằm khắc phục những hạn chế như giảm tải không chính xác, không thể ước lượng chính xác lượng tải giảm hay gây mất cân bằng công suất Ngoài ra, phương pháp còn cải thiện thời gian phản hồi nhanh hơn, giảm thiểu ảnh hưởng tiêu cực tới chất lượng điện năng và nâng cao khả năng duy trì sự ổn định của hệ thống điện.

3) Nhận xét chung về các phương pháp sa thải phụ tải tham khảo

Các phương pháp sa thải phụ tải phổ biến hiện nay chủ yếu tập trung vào việc cắt giảm một lượng công suất tải nhất định hoặc tước bỏ hoàn toàn một nút tải khi xảy ra sự cố Một số phương pháp còn dựa trên ý kiến chủ quan của các chuyên gia nhằm đảm bảo tính kỹ thuật của hệ thống Tuy nhiên, các phương pháp này có thể gây thiệt hại lớn về mặt kinh tế và làm gián đoạn cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng, dẫn đến nhiều hậu quả nghiêm trọng cho hệ thống điện.

Tính cấp thiết của đề tài

Trong thị trường điện cạnh tranh, yêu cầu cung cấp điện liên tục và nâng cao chất lượng điện năng ngày càng quan trọng để tăng hiệu quả sử dụng điện của khách hàng Tải tại các nút trong hệ thống điện là tải phức hợp gồm các loại tải khác nhau, đặt ra thách thức trong quản lý và giảm thiểu thiệt hại Việc cắt tất cả phụ tải của từng nút theo thứ tự ưu tiên khi xảy ra sự cố mất cân bằng phát-thu có thể gây thiệt hại về kinh tế và ảnh hưởng đến dịch vụ của khách hàng Do đó, quản lý giảm tải hợp lý là yếu tố then chốt để duy trì ổn định hệ thống điện và đảm bảo chất lượng dịch vụ.

Học viên: Phan Bửu Đảo 10

Để đáp ứng nhu cầu này, cần phát triển phương pháp sa thải phụ tải thông minh có khả năng tối ưu giữa các tiêu chí kỹ thuật và kinh tế, đồng thời đảm bảo an toàn năng lượng quốc gia Đề xuất phương pháp sa thải phụ tải AHP cải tiến nhằm nâng cao hiệu quả, linh hoạt và chính xác trong quá trình ra quyết định, thay thế phương pháp AHP truyền thống Phương pháp này không chỉ giúp tối ưu hóa quá trình sa thải phụ tải mà còn đảm bảo các tiêu chuẩn về an ninh năng lượng quốc gia, góp phần nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống điện quốc gia.

Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu phương pháp xếp hạng và sa thải phụ tải trong hệ thống điện dựa trên việc tính toán trọng số ưu tiên liên tục cung cấp điện của các phụ tải Phương pháp này sử dụng thuật toán AHP cải tiến nhằm xác định thứ tự ưu tiên phù hợp, giúp tối ưu hóa việc phân bổ nguồn điện và nâng cao độ tin cậy của hệ thống Áp dụng kỹ thuật này sẽ hỗ trợ các nhà điều hành hệ thống điện trong việc đưa ra quyết định chính xác về việc cắt giảm phụ tải khi cần thiết, đảm bảo sự ổn định và liên tục của nguồn cung cấp điện.

Trong bài viết này, chúng tôi áp dụng lý thuyết hiệp phương sai giữa các đối tượng, quan hệ tương quan và quan hệ ưu tiên mờ để xây dựng ma trận tương quan ưu tiên mờ giữa các loại phụ tải loại 1, loại 2 và loại 3 trên mỗi bus phụ tải Phương pháp này giúp đảm bảo tính khách quan trong quá trình ra quyết định cắt tải, đồng thời duy trì các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật Việc sử dụng ma trận tương quan ưu tiên mờ là công cụ hiệu quả để xác định mức độ ưu tiên cắt tải phù hợp, tối ưu hóa hiệu quả vận hành hệ thống điện.

Hàm mục tiêu tối đa lợi ích được xây dựng dựa trên các ràng buộc về lượng sa thải phụ tải tối đa cho phép và điều kiện cân bằng công suất phát-thu của hệ thống Quá trình này giúp xác định lượng tải cần sa thải tại mỗi nút phụ tải trong các thời đoạn khác nhau của đồ thị phụ tải, đồng thời xem xét các yếu tố như tải nền và tỷ lệ các loại tải theo mức độ quan trọng tại các nút phụ tải để đảm bảo hoạt động tối ưu của hệ thống truyền tải điện.

Ý nghĩa khoa học của đề tài

Đề xuất phương pháp sa thải phụ tải AHP cải tiến giúp tối ưu hóa lượng phụ tải bị cắt giảm, đảm bảo cân bằng công suất phát và thu trong hệ thống điện Phương pháp này không chỉ duy trì tính kỹ thuật và ổn định cho hệ thống mà còn giảm thiệt hại kinh tế bằng cách hạn chế cắt các phụ tải ưu tiên loại 1 và loại 2, đồng thời giảm thiểu ảnh hưởng đến phụ tải loại 3 trong hệ thống phức hợp Nhờ đó, nâng cao khả năng duy trì vận hành ổn định của hệ thống điện và đảm bảo an ninh năng lượng lâu dài.

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Phương pháp sa thải AHP cải tiến đề xuất có thể ứng dụng trong việc xây dựng chiến lược sa thải phụ tải thông minh, phù hợp với các tải phức hợp tại các nút tải khi xảy ra sự cố mất cân bằng công suất phát lưới Đồng thời, phương pháp này hỗ trợ lập kế hoạch cắt giảm phụ tải nhằm phối hợp hiệu quả với các hoạt động bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống điện và nhà máy điện, giúp giảm thiệt hại về kinh tế cho ngành điện và khách hàng tiêu thụ điện.

Học viên: Phan Bửu Đảo 11

Kết quả nghiên cứu về sa thải phụ tải thông minh trong hệ thống điện nguồn có thể giúp các đơn vị vận hành ngành điện nâng cao hiệu quả quản lý và đảm bảo sự ổn định của hệ thống khi xảy ra sự cố mất nguồn Bài viết cung cấp các phương pháp tối ưu để tự động hóa quá trình sa thải phụ tải, giảm thiểu tác động tiêu cực đến lưới điện và người dùng Đây là tài liệu hữu ích cho các đơn vị vận hành ngành điện và các học viên cao học ngành Kỹ thuật điện trong việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp công nghệ mới Các kết quả này góp phần nâng cao độ tin cậy và an toàn của hệ thống điện trong các tình huống mất nguồn đột xuất.

Đối tượng nghiên cứu

Phân tích cho thấy phương pháp sa thải phụ tải AHP cải tiến mang lại hiệu quả vượt trội so với phương pháp truyền thống khi đối mặt với sự cố giảm công suất phát trong hệ thống điện IEEE 30 bus Phương pháp này tối ưu hóa quá trình ra quyết định bằng cách tích hợp các tiêu chí đa chiều, giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến hệ thống lưới điện Kết quả thực nghiệm chứng minh rằng AHP cải tiến không chỉ nâng cao độ chính xác trong lựa chọn phụ tải cần sa thải mà còn giảm thiểu thời gian phản ứng, góp phần duy trì ổn định hệ thống điện trong các tình huống khẩn cấp Nhờ đó, phương pháp này trở thành giải pháp hiệu quả để đảm bảo an toàn và liên tục cung cấp điện cho hệ thống lưới điện IEEE 30 bus khi xảy ra sự cố giảm công suất phát.

Phạm vi nghiên cứu

 Nghiên cứu phương pháp sa thải phụ tải thông minh trong bảo vệ và vận hành hệ thống điện cao áp.

Phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp tham khảo tài liệu;

 Phương pháp xử lý thông tin: xếp hạng phụ tải theo tầm quan trọng khi đề xuất chiến lược sa thải phụ tải;

 Phương pháp tối ưu hóa dựa trên hàm mục tiêu - hàm tối ưu lợi ích;

 Phương pháp phân tích và tổng hợp.

Nội dung đề tài

Nội dung luận văn được trình bày qua 5 chương

 Chương 2: Các phương pháp sa thải phụ tải

 Chương 3: Phương pháp sa thải phụ tải đề xuất

 Chương 4: Thử nghiệm và kiểm tra trên sơ đồ HTĐ chuẩn IEEE 30 bus

 Chương 5: Kết luận và hướng nghiên cứu phát triển đề tài

Học viên: Phan Bửu Đảo 12

CÁC PHƯƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI

Giới thiệu

An toàn và ổn định của hệ thống điện là yếu tố quyết định hàng đầu trong quy hoạch và vận hành mạng lưới điện Cung cấp điện liên tục và đảm bảo chất lượng là nhiệm vụ chính của hệ thống phát điện, truyền tải và phân phối điện năng Việc vận hành, mở rộng mạng lưới nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của phụ tải đòi hỏi các nhà quản lý phải chú ý đến các yếu tố về độ tin cậy, chất lượng điện năng và khả năng cung cấp điện liên tục Để duy trì chất lượng dịch vụ, các chuyên gia hệ thống điện cần theo dõi chặt chẽ các yêu cầu này và triển khai các biện pháp cần thiết nhằm đảm bảo an toàn, ổn định và hiệu quả vận hành của toàn hệ thống.

Hiện nay, thị trường điện đang trải qua những thay đổi lớn để thúc đẩy cạnh tranh, loại bỏ mô hình đảm bảo tích hợp cung cấp và tiêu thụ điện theo ngành dọc Các đơn vị phát điện và nhà phân phối điện nay phải cạnh tranh công bằng để mua bán điện minh bạch trên thị trường, thay vì duy trì sự ổn định như trước đây Thị trường năng lượng ngày càng trở nên cạnh tranh khốc liệt, buộc các nhà cung cấp dịch vụ điện năng phải thích nghi để duy trì vị thế và nâng cao hiệu quả hoạt động.

Phan Bửu Đảo 13 nhấn mạnh tầm quan trọng của các hệ thống hỗ trợ quyết định mua/bán trong việc tối đa hóa cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng Các phương pháp kinh tế cần được áp dụng để đảm bảo sử dụng nhiều nguồn cung cấp, giảm thiểu mất ổn định, duy trì chất lượng điện năng và nâng cao khả năng cung cấp điện trong nhiều điều kiện khác nhau.

Quy trình ra quyết định trong vận hành hệ thống điện bị ảnh hưởng bởi số lượng, công suất nguồn năng lượng hạn chế, chi phí phát điện và khả năng truyền tải của lưới điện Ngăn chặn nghẽn mạch hoặc quá tải hệ thống có thể đạt được thông qua các chiến lược kiểm soát như điều chỉnh lịch phát điện, nhận năng lượng từ nhà cung cấp lân cận và tối ưu hoá việc sa thải phụ tải Trong trường hợp đặc biệt thiếu nguồn điện, biện pháp sa thải phụ tải là cần thiết để duy trì ổn định hệ thống Do đó, việc nắm rõ nhu cầu phụ tải và có thông tin chính xác về tiêu thụ điện là yếu tố then chốt để xây dựng các chiến lược cung cấp điện phù hợp, phân bổ từng kWh điện đến từng hộ tiêu thụ một cách hiệu quả.

Sa thải phụ tải là quá trình loại bỏ ngay lập tức lượng công suất phụ tải khỏi hệ thống điện nhằm duy trì hoạt động ổn định của toàn bộ hệ thống Việc này được thực hiện để đối phó với các sự cố gây thiếu nguồn phát hoặc quá tải, như sự cố đường dây truyền tải, lỗi máy biến áp, mất nguồn phát, lỗi đóng cắt, hoặc sét đánh Quy trình này giúp hệ thống điện duy trì cân bằng công suất và tránh ảnh hưởng tiêu cực đến các thiết bị và dịch vụ tiêu thụ điện.

Khi hệ thống điện gặp nhiễu loạn, các sự cố tác động cơ học và phản ứng tức thời được điều khiển chủ yếu qua hai mạch vòng chính Mạch vòng kích thích (bao gồm cả AVR) điều khiển công suất phản kháng của máy phát và duy trì điện áp hệ thống ổn định Trong khi đó, mạch vòng điều khiển động cơ sơ cấp kiểm soát công suất tác dụng của các máy phát và giữ tần số hệ thống trong giới hạn phù hợp, đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống điện.

Học viên: Phan Bửu Đảo 14

Sa thải phụ tải truyền thống

Phương pháp sa thải phụ tải bằng rơle tần số là kỹ thuật phổ biến nhằm kiểm soát tần số của mạng lưới điện Phương pháp này giúp duy trì sự ổn định của lưới điện trong các điều kiện mạng hạn chế bằng cách tự động loại bỏ phụ tải khi tần số giảm xuống mức không mong muốn Rơle tần số đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tần số của hệ thống luôn nằm trong giới hạn đã cài đặt, qua đó ngăn chặn sự cố và duy trì hoạt động ổn định của toàn bộ lưới điện.

Trong các phương pháp sa thải phụ tải truyền thống, khi tần số giảm xuống dưới điểm cài đặt của kế hoạch, hệ thống sẽ kích hoạt rơle tần số để ngắt kết nối từng bước các thành phần phụ tải điện nhằm ngăn chặn sự giảm tiếp tục của tần số và phòng ngừa lan rộng sự cố Tần số là tiêu chí quan trọng nhất trong đánh giá chất lượng điện năng, cùng với điện áp và góc pha, và đóng vai trò then chốt trong đảm bảo an toàn hệ thống điện.

 Một biến tổng thể của các lưới điện được kết nối với nhau có cùng giá trị trong tất cả các thành phần của lưới điện;

 Chỉ báo về sự cân bằng công suất giữa cung và cầu nguồn điện/ phụ tải;

Một yếu tố cực kỳ quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động bình thường và hiệu quả của tất cả các tải tiêu thụ điện, đặc biệt trong các ngành sản xuất và công nghiệp Việc đảm bảo nguồn cung cấp ổn định và chất lượng cao giúp nâng cao năng suất, giảm thiểu sự cố và tối ưu hóa hiệu quả vận hành của các thiết bị công nghiệp Do đó, việc quản lý và duy trì các yếu tố liên quan đến điện năng là chìa khóa để duy trì hoạt động sản xuất liên tục, giảm thiểu chi phí và nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường.

Một trong những vấn đề chính của các hệ thống điện khi kết nối là nguy cơ mất điện toàn diện do sụt giảm tần số gây ra bởi sự cố nhà máy điện hoặc đứt đường truyền tải Hiện nay, phương pháp hiệu quả nhất để ngăn chặn mất điện toàn phần hoặc một phần là tự động và nhanh chóng sa thải phụ tải khi cần thiết Để nghiên cứu các tình huống mất cân bằng giữa công suất phát và công suất tiêu thụ, gây ra thay đổi tần số trong các trường hợp sự cố nặng, người ta thường sử dụng mô hình trạng thái ổn định đơn giản, chủ yếu áp dụng cho các hệ thống gồm các tổ máy nhiệt điện, như mô tả trong Hình 2.1, với biểu thức mô hình rõ ràng và dễ hiểu.

Học viên: Phan Bửu Đảo 15

Hình 2.1 Mô hình đáp ứng tần số trạng thái ổn định

H: hằng số quán tính của hệ thống

K m : độ khuếch đại mạch vòng điều khiển tần số

F H : tỉ lệ công suất của tuabin được làm nóng lại áp suất cao

TR: hằng số thời gian làm nóng lại

P m : công suất cơ học của tuabin (trên mỗi tổ máy)

P a : công suất bộ gia tốc

∆ω: tốc độ thay đổi (trên mỗi tổ máy)

Biểu thức (2.1) mô hình hóa hệ thống điều khiển trong các điều kiện ban đầu, giúp hiểu rõ hành xử của hệ thống khi không có sự cố Tuy nhiên, khi xảy ra sự cố nghiêm trọng, tác dụng của bộ điều tốc bị loại bỏ do độ trễ phản hồi và hằng số thời gian hoạt động của bộ điều tốc trong những giây đầu tiên không đủ nhanh để ngăn chặn sụt giảm tần số Điều này cho thấy vai trò của bộ điều tốc trong việc duy trì ổn định hệ thống càng trở nên quan trọng hơn trong các tình huống khẩn cấp.

Theo biểu thức (2.1), lượng quá tải và các tham số D, H là những yếu tố chính ảnh hưởng đến tần số và khả năng chống quá tải của hệ thống Do đó, tác động của hai tham số này cần được xem xét cẩn thận trong bất kỳ sơ đồ sa thải phụ tải nào để đảm bảo ổn định và hiệu quả vận hành của hệ thống điện.

Hệ số sa thải phụ tải (D) là chỉ số quan trọng thể hiện mối quan hệ giữa phụ tải và tần số, góp phần tối ưu hóa quá trình vận hành của hệ thống điện Việc không xem xét hệ số này sẽ gây ảnh hưởng tiêu cực đến kế hoạch điều chỉnh phụ tải, dẫn đến giảm hiệu quả và ổn định của hệ thống Hệ số sa thải phụ tải là yếu tố không thể thiếu trong quá trình lập kế hoạch sa thải phụ tải nhằm đảm bảo hoạt động liên tục và an toàn của lưới điện.

Phan Bửu Đảo 16 đã lên kế hoạch để thực hiện sa thải phụ tải, trong đó hệ số sa thải phụ tải thường được thể hiện trên từng tổ máy theo công thức trong phương trình cụ thể Quá trình này giúp tối ưu hóa hiệu suất hệ thống điện và giảm thiểu tổn thất năng lượng Việc tính toán chính xác hệ số sa thải phụ tải là yếu tố quan trọng để đảm bảo vận hành ổn định và hiệu quả của hệ thống điện năng lượng.

Giá trị của D thay đổi từ 0 đến 7 và được xác định một lần cho mỗi hệ thống để sử dụng trong mọi trường hợp lập kế hoạch, với nghiên cứu mới nhất chỉ ra D = 3,3 phù hợp cho mô hình lưới điện Ảnh hưởng của D đối với gradient sụt giảm tần số rất rõ ràng, khi tăng D sẽ làm giảm gradient này và góp phần nâng cao độ ổn định của hệ thống Các hệ thống có giá trị D cao hơn sẽ duy trì độ ổn định cao hơn và tần số cuối cùng đạt mức cao hơn trong các trạng thái quá tải đã xác định Hình 2.2 minh họa rõ ràng tác động của D đến quá trình sụt giảm tần số, giúp hiểu rõ mối liên hệ này Trong các phương pháp sa thải phụ tải từng bước, sơ đồ sa thải ít bị ảnh hưởng bởi mức độ quá tải, vì chiến lược sa thải vẫn được kích hoạt cùng một cách bất kể tình trạng quá tải, không phụ thuộc vào mức độ quá tải để xác định số lượng phụ tải cần sa thải.

Hình 2.2 Ảnh hưởng của hệ số sa thải phụ tải trên biểu đồ sụt giảm tần số

(biểu đồ đường cong ổn định của hệ thống đối với các tình trạng quá tải khác nhau)

Học viên: Phan Bửu Đảo 17

Phương pháp sa thải này giúp đơn giản hóa quá trình điều chỉnh rơle và các bước sa thải phụ tải, chỉ cần thực hiện các tính toán đơn giản và quy trình thử nghiệm là đủ Một lợi thế rõ ràng của phương pháp này là khả năng tự động kích hoạt các bước tiếp theo khi tần số tiếp tục giảm theo thời gian trễ đã xác định, cho đến khi tần số ngừng sụt giảm Việc tăng số bước sa thải có thể nâng cao độ chính xác và giảm thiểu khu vực mất điện, tuy nhiên, hầu hết các quốc gia chỉ lên kế hoạch từ ba đến năm bước, nhằm cân bằng chi phí và hiệu quả điều chỉnh hệ thống.

Trong các chiến lược sa thải phụ tải, bước đầu tiên được điều chỉnh sao cho khi tần số giảm xuống dưới điểm cài đặt, hệ thống kích hoạt hoạt động trong khoảng thời gian trễ xác định Khoảng thời gian này không tính đến quá trình tần số giảm từ mức bình thường xuống dưới điểm cài đặt, mặc dù thực tế cho thấy gradient giảm tần số tỷ lệ thuận với mức độ quá tải và nghiêm trọng của sự cố, từ đó có thể giúp quyết định xem chỉ cần một bước sa thải hay nhiều bước là phù hợp.

Sa thải phụ tải thông minh

2.3.1 Mô tả về Sa thải phụ tải thông minh

Các hệ thống sa thải phụ tải thông thường chỉ dựa vào các hệ thống đo tần số, nhưng không thể được lập trình linh hoạt dựa trên kiến thức của các kỹ sư thiết kế hệ thống điện Việc nâng cao hiệu quả và độ chính xác của các hệ thống này đòi hỏi sự kết hợp giữa công nghệ đo lường hiện đại và kiến thức chuyên môn của các kỹ sư để tối ưu hóa quá trình kiểm soát tiêu thụ năng lượng.

Kỹ sư hệ thống cần thực hiện nhiều nghiên cứu về hệ thống để đảm bảo thiết kế chính xác hệ thống điện dựa trên các điều kiện và cấu hình vận hành khác nhau Tuy nhiên, kiến thức thu nhận từ các nghiên cứu này thường không được lưu trữ hoặc sử dụng đầy đủ Thêm vào đó, nhiều dữ liệu và kết quả nghiên cứu dễ bị thất lạc, gây khó khăn trong việc truy cập thông tin cần thiết cho các cải tiến và thay đổi hệ thống trong tương lai Điều này làm giảm hiệu quả của quá trình bảo vệ và duy trì hệ thống điện.

Học viên: Phan Bửu Đảo 18

Hệ thống sa thải phụ tải tiên tiến sử dụng công nghệ thu thập dữ liệu toàn hệ thống trong thời gian thực để liên tục cập nhật cấu hình hệ thống trên các máy tính Nhờ đó, hệ thống này có khả năng đưa ra các giải pháp tối ưu nhằm bảo vệ hệ thống một cách hiệu quả, chỉ sa thải phụ tải ở mức cần thiết, được gọi là phương pháp sa thải thông minh (ILS) Công nghệ này giúp đảm bảo sự ổn định của hệ thống điện từ quá trình phản ứng nhanh nhạy và tối ưu nhất.

Hệ thống ILS này phải có các khả năng sau:

 Ánh xạ một hệ thống điện phi tuyến tính và rất phức tạp với một số điểm thu thập dữ liệu hạn chế vào một không gian hữu hạn;

Hệ thống tự động ghi nhớ cấu hình và các điều kiện hoạt động khi thay đổi tải hoặc xảy ra sự cố Điều này giúp hệ thống duy trì hiệu suất ổn định và phản ứng chính xác với mọi thay đổi Nhờ khả năng ghi nhớ toàn diện, hệ thống có thể tự điều chỉnh phù hợp với các cấu hình đã lưu, đảm bảo hoạt động liên tục và tin cậy trong mọi tình huống.

 Nhận dạng các kiểu mẫu hệ thống khác nhau để dự đoán phản ứng của hệ thống đối với các sự cố khác nhau;

 Sử dụng cơ sở kiến thức tích hợp có thể đào tạo (chuyển giao) theo các trường hợp do người sử dụng xác định;

 Tận dụng khả năng tự học thích ứng và đào tạo tự động cơ sở tri thức hệ thống thu được do thay đổi hệ thống;

Đưa ra quyết định nhanh chóng, chính xác và đáng tin cậy về mức độ ưu tiên sa thải phụ tải dựa trên tình trạng tải thực tế của từng máy cắt là yếu tố then chốt để tối ưu hóa vận hành hệ thống Việc này giúp đảm bảo an toàn, nâng cao hiệu quả làm việc và giảm thiểu rủi ro thất thoát năng lượng hoặc gián đoạn dịch vụ Áp dụng các phương pháp phân tích tình trạng tải chính xác giúp các nhà điều hành có thể xác định rõ các thiết bị cần ưu tiên cắt tải, từ đó duy trì hoạt động ổn định và hiệu quả của hệ thống điện.

 Sa thải phụ tải tối thiểu để duy trì sự ổn định của hệ thống và tần số danh định;

 Đưa ra sự kết hợp tối ưu máy cắt với các hiểu biết, nắm bắt đầy đủ về sự phụ thuộc của hệ thống

Hệ thống sa thải phụ tải thông minh ILS không chỉ cần có các khả năng chính như đã đề cập mà còn đòi hỏi phải có một cơ sở dữ liệu và kiến thức động để hoạt động hiệu quả Để đảm bảo khả năng tác chiến tối ưu, hệ thống cần phải nắm bắt chính xác các thông số quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến đáp ứng tần số của hệ thống sau các nhiễu loạn hoặc sự cố Các thông số này bao gồm các yếu tố then chốt như mức độ tải, tần số hệ thống, và các biến động tín hiệu, giúp hệ thống phản ứng nhanh nhạy và chính xác hơn trong mọi tình huống.

 Công suất trao đổi giữa hệ thống và phụ tải cả trước và sau sự cố;

 Khả năng phát công suất sẵn có trước và sau khi nhiễu loạn;

 Khả năng huy động máy phát tại chỗ;

Học viên: Phan Bửu Đảo 19

 Trạng thái hệ thống được cập nhật và lượng phụ tải thực tế của từng phụ tải có thể sa thải;

Đặc tính cơ học của tải hệ thống bao gồm các loại tải như máy quay, tải trở kháng không đổi, tải dòng điện không đổi, tải công suất không đổi, cùng các loại tải phụ thuộc vào tần số hoặc các yếu tố khác Những đặc tính này đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và vận hành hệ thống điện, đảm bảo khả năng chịu tải và ổn định của hệ thống trong các điều kiện khác nhau Hiểu rõ đặc tính cơ học của các tải này giúp tối ưu hóa hiệu suất và nâng cao độ bền của hệ thống điện, đồng thời phù hợp với các yêu cầu của kỹ thuật và tiêu chuẩn an toàn.

Trong quá trình thiết kế và điều chỉnh kế hoạch sa thải phụ tải theo phương pháp ILS, cần đáp ứng một số yêu cầu bổ sung để đảm bảo hiệu quả và an toàn hệ thống Các yêu cầu này bao gồm việc xác định rõ các tiêu chí và mức độ ưu tiên trong quá trình cắt phụ tải, cũng như đảm bảo khả năng điều chỉnh linh hoạt phù hợp với các tình huống vận hành thực tế Việc tuân thủ các quy định kỹ thuật và tiêu chuẩn an toàn là rất cần thiết trong quá trình triển khai, nhằm giảm thiểu rủi ro và duy trì độ ổn định của hệ thống điện Đồng thời, cần có các giải pháp dự phòng để xử lý các sự cố phát sinh trong quá trình thực hiện kế hoạch sa thải phụ tải theo phương pháp ILS Các bước thiết kế và điều chỉnh cũng phải đảm bảo tính khả thi và khả năng mở rộng của hệ thống khi có yêu cầu thay đổi theo thời gian.

 Cẩn thận lựa chọn các cơ sở kiến thức, dữ liệu và cấu hình hệ thống;

Khả năng chuẩn bị và tạo ra các trường hợp đào tạo phù hợp là yếu tố then chốt để xây dựng cơ sở dữ liệu hệ thống chính xác và đầy đủ Việc đảm bảo tính chính xác và toàn diện của dữ liệu giúp nâng cao hiệu quả vận hành và hỗ trợ quyết định đúng đắn cho tổ chức Tạo lập các trường hợp đào tạo chất lượng không chỉ tăng cường khả năng kiểm tra, mà còn đảm bảo hệ thống dữ liệu phản ánh chính xác thực trạng và nhu cầu của doanh nghiệp.

 Khả năng đảm bảo rằng cơ sở dữ liệu hệ thống là đầy đủ, chính xác và đã được kiểm chứng;

 Khả năng thêm các luận lý do người sử dụng xác định;

 Khả năng thêm các biến phụ thuộc hệ thống;

 Có hệ thống giám sát trực tuyến, có khả năng thu thập dữ liệu hệ thống theo thời gian thực một cách mạch lạc;

Hệ thống có khả năng vận hành ở chế độ phòng ngừa và dự báo, giúp tạo ra bảng sa thải phụ tải động phù hợp với các thay đổi về cấu hình hệ thống và các nhiễu loạn, sự cố dự kiến trước, đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả trong mọi tình huống.

 Hệ thống điều khiển tại chỗ, điều khiển tại trung tâm cho hệ thống điện mà hệ thống ILS giám sát

2.3.2 Sơ đồ khối chức năng của ILS

Trong Hình 2.3, hệ thống cơ sở dữ liệu được thiết lập và huấn luyện trước dựa trên các dữ liệu đầu vào và đầu ra đã được lựa chọn cẩn thận từ các nghiên cứu và mô phỏng hệ thống ngoại tuyến Các phản ứng động của hệ thống, bao gồm sự thay đổi tần số, được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu và sử dụng để thực hiện các phân tích và dự đoán chính xác Việc xây dựng một cơ sở dữ liệu chất lượng cao là yếu tố quyết định để nâng cao hiệu quả của hệ thống.

Học viên: Phan Bửu Đảo 20

Hệ thống cơ sở dữ liệu được thiết lập để liên tục giám sát tất cả các điều kiện hoạt động của hệ thống điện thông qua nền tảng của một hệ thống giám sát tiên tiến Các mô hình mạng điện và cơ sở dữ liệu cung cấp cấu trúc liên kết, thông tin kết nối và các đặc tính điện của các thành phần hệ thống cho hệ thống ILS, đảm bảo phân tích chính xác Danh sách nhiễu loạn và sự cố được chuẩn bị sẵn cho tất cả các nhiễu loạn đã được xác định trước, giúp hệ thống phản ứng nhanh chóng khi xảy ra sự cố Hệ thống định kỳ gửi yêu cầu cập nhật dữ liệu tới các công cụ tính toán để duy trì các bảng sa thải phụ tải tối ưu, nhằm đảm bảo chiến lược sa thải phù hợp và hiệu quả khi có nhiễu loạn xảy ra Các bảng sa thải này được tải xuống từ hệ thống điều khiển gần từng tải có thể sa thải, cho phép phản ứng nhanh chóng để cắt giảm tải kịp thời khi cần thiết.

Hình 2.3 Sơ đồ khối chức năng của ILS.

Công thức tính toán sa thải phụ tải tối ưu

Trong thị trường điện cạnh tranh, hệ thống hỗ trợ quyết định mua bán là yếu tố then chốt giúp xác định các phương pháp kinh tế nhất để phục vụ các phụ tải tới hạn, đặc biệt trong điều kiện nguồn phát hạn chế và không chắc chắn Phương pháp sa thải phụ tải dựa trên các hàm mục tiêu liên quan giúp tối ưu hóa hoạt động của hệ thống điện, đảm bảo hiệu quả kinh tế và cân bằng cung cầu Các quyết định này đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả vận hành và giảm thiểu chi phí trong môi trường thị trường cạnh tranh ngày càng phức tạp.

Tổng hợp các trường hợp nhiễu loạn, sự cố được dự đoán có thể xảy ra và sẽ kích hoạt hệ thống bảo vệ

Hệ thống giám sát liên tục

Cơ sở dữ liệu (hay quy tắc xử lý)

Mô hình HTĐ Sa thải phụ tải

Nhiễu loạn, sự cố hay rã lưới Điều khiển phân tán Điều khiển phân tán Điều khiển phân tán Động cơ/ năng lượng tính toán

Học viên: Phan Bửu Đảo 21 chỉ tiêu kinh tế được đề xuất Mô hình toán học của sa thải phụ tải thông minh được thể hiện như sau

2.4.1 Hàm mục tiêu - Tối đa hóa hàm lợi ích

Trong đó x ij biến quyết định (bằng 0 hoặc 1) trên bus phụ tải j ở thời đoạn thứ i

Trong trung tâm phụ tải K, tổng số khu vực phụ tải được đánh số là ND(K), phản ánh quy mô và phạm vi của hệ thống phân phối Hệ số tầm quan trọng ưu tiên của tải thứ j tại thời đoạn thứ i, ký hiệu là w_ij, cho biết mức độ ưu tiên hoặc ảnh hưởng của từng tải trọng trong quá trình lập kế hoạch và tối ưu hóa hệ thống Các giá trị tải độc lập hoặc chi phí liên quan đến từng bus tải cụ thể j trong thời đoạn thứ i, được mô tả bằng v_ij, tính bằng đô la trên kilowatt ($/kW) hoặc đô la trên megawatt ($/MW), giúp xác định các yếu tố kinh tế trong quá trình vận hành và đầu tư của hệ thống phân phối.

Trong hàm mục tiêu (2.3), biến quyết định x_ij được xác định là bằng 1 khi nhu cầu phụ tải P_ij được đáp ứng và bằng 0 khi nhu cầu này không được thỏa mãn, điều này đồng nghĩa với việc phụ tải tại vị trí thứ j trong giai đoạn thời gian thứ i bị sa thải Hệ thống điện có nhiều loại phụ tải khác nhau, chẳng hạn như phụ tải loại 1, phụ tải loại 2, và các loại phụ tải khác, mỗi loại có đặc điểm và yêu cầu riêng về tiêu chuẩn cung cấp nguồn Việc xác định chính xác các biến quyết định này giúp tối ưu hóa hoạt động của hệ thống điện và đảm bảo cung cấp phụ tải hiệu quả hơn.

Phụ tải loại 3 và trọng số w ij phản ánh tầm quan trọng tương đối của các loại phụ tải trong hệ thống điện Các khu vực có phụ tải quan trọng hơn, như phụ tải loại 1, sẽ có trọng số ưu tiên cao hơn, thể hiện mức độ ưu tiên trong quản lý và phân phối nguồn điện Mỗi tải cụ thể đều có giá trị riêng, giúp xác định mức độ ảnh hưởng của từng phụ tải đối với hệ thống điện, tối ưu hóa vận hành và nâng cao hiệu quả cung cấp điện.

Học viên: Phan Bửu Đảo 22

(chi phí) tải độc lập v ij , là giá trị/chi phí trên mỗi kilowatt điện tại khu vực này Do đó, đơn vị của v ij là $/kW

2.4.2 Các ràng buộc của việc sa thải phụ tải

Các ràng buộc cắt giảm phụ tải phản ánh tình trạng nghẽn mạch trong hệ thống điện, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định Điều kiện này bao gồm giới hạn công suất truyền tải tại các trung tâm phụ tải và toàn bộ hệ thống, cùng với công suất truyền tải khả dụng của các đường dây chính như đường kết nối các trung tâm phụ tải hoặc nguồn điện Các giới hạn này giúp kiểm soát tình trạng quá tải, tránh gây ra sự cố hệ thống và duy trì độ tin cậy truyền tải điện năng.

Pij: Nhu cầu phụ tải Pj của khu vực phụ tải thứ j ở thời đoạn thứ i

PiK: tổng lượng tâm phụ tải K ở thời đoạn thứ i

PD: tổng lượng tải hệ thống có sẵn ở thời đoạn thứ i

PSK: công suất truyền tải đường dây nối trung tâm phụ tải K

PSKATC: công suất truyền tải khả dụng của đường dây nối trung tâm phụ tải K

Cần lưu ý rằng phương trình trào lưu công suất theo định luật dòng điện Kirchhoff phải được thỏa mãn trong quá trình sa thải phụ tải, nghĩa là,

Học viên: Phan Bửu Đảo 23

Trong đó: n là tổng số nút trong hệ thống;

G ω cho biết rằng máy phát G liền kề với nút ω;

Tω cho biết đường dây truyền tải T liền kề với nút ω; j ω cho biết tải j liền kề với nút ω

Hướng trào lưu công suất được xác định là dương khi công suất đi vào nút và âm khi rời khỏi nút, phản ánh rõ ràng quá trình truyền tải năng lượng trong hệ thống điện Phương trình (2.8) đề cập đến các ràng buộc an toàn lưới điện, đảm bảo vận hành ổn định và an toàn của hệ thống Việc xác định chính xác hướng trào lưu công suất giúp tối ưu hóa vận hành và bảo vệ các thành phần của lưới điện một cách hiệu quả.

Sa thải phụ tải tối ưu với ràng buộc lưới điện

2.5.1 Hệ số tầm quan trọng theo AHP

Việc xác định chính xác hệ số tầm quan trọng của từng tải trong phương trình (2.3) gặp nhiều khó khăn do sự khác biệt về mức độ quan trọng của các phụ tải này Điều kiện vận hành của thị trường điện ảnh hưởng đáng kể đến tầm quan trọng tương đối của các phụ tải, khiến cho việc đánh giá chính xác trở nên phức tạp hơn.

Theo nguyên tắc của phương pháp AHP, các hệ số tầm quan trọng của phụ tải được xác định thông qua tính toán xếp hạng dựa trên ma trận phán đoán, phản ánh sự so sánh của các cặp hệ số Mô hình phân cấp, thể hiện trong Hình 2.4, giúp tính toán các hệ số tầm quan trọng của phụ tải, trong đó PI là chỉ số hoạt động của tâm phụ tải K.

Học viên: Phan Bửu Đảo 24

Hình 2.4 Mô hình phân cấp xếp hạng hệ số tầm quan trọng của phụ tải

Ma trận phán đoán A-LD của bài toán sa thải phụ tải có dạng như sau:

Trong đó, w Di là hệ số quan trọng của phụ tải thứ i, còn w Di /w Dj thể hiện mức độ quan trọng tương đối giữa hai phụ tải i và j Giá trị của tỷ lệ này có thể được xác định dựa trên kinh nghiệm của các kỹ sư điện hoặc người vận hành hệ thống thông qua các phương pháp tỷ lệ phù hợp Ma trận phán đoán A-LD được xây dựng dựa trên các phần tử này, giúp xác định ưu tiên và phân tích tầm quan trọng của các phụ tải trong hệ thống điện.

Tương tự, ma trận phán đoán A-PI có thể được viết như sau

Trong đó: w Ki là hệ số tầm quan trọng của phụ tải thứ i;

Nút tải 1 Nút tải 2 Nút tải n

Phụ tải loại 1 Phụ tải loại 2 Phụ tải loại n

Xếp hạng thống nhất cho phụ tải w i

Phân tử Phan Bửu Đảo (w Ki /w Kj) trong ma trận phán đoán A-PI thể hiện tầm quan trọng tương đối của tâm phụ tải thứ i so với tâm phụ tải thứ j Giá trị này giúp xác định mức độ ưu tiên của các phụ tải trong hệ thống, dựa trên đánh giá kinh nghiệm của các kỹ sư điện hoặc người vận hành hệ thống Các kỹ thuật tỷ lệ có thể được sử dụng để tính toán chính xác giá trị của w Ki /w Kj, từ đó hỗ trợ quá trình ra quyết định trong quản lý hệ thống điện hiệu quả hơn.

Do đó, hệ số tầm quan trọng thống nhất của tải w i có thể được xác định từ biểu thức sau

(2.11) trong đó 𝐷 𝑖 ∈ 𝐾 𝑗 có nghĩa là tải D i nằm ở tâm tải K j

2.5.2 Mô hình lưu lượng mạng điện

Sau khi AHP tính toán các hệ số gia trọng, mô hình tối ưu hóa sa thải phụ tải phù hợp với bài toán lưu lượng lưới điện có thể được giải bằng phương pháp NFP, giúp đảm bảo hiệu quả vận hành và tối ưu hóa nguồn lực của hệ thống điện.

Mô hình NFP tổng có dạng:

Tuy nhiên, có ba nhược điểm trong thuật toán NFP tổng quát, đó là,

 Lưu lượng hình vòng ban đầu phải khả thi;

 Giới hạn dưới của các lưu lượng phải bằng 0;

 Tất cả các biến lưu lượng phải không âm

Học viên: Phan Bửu Đảo 26

Do những nhược điểm này, việc giải quyết bài toán sa thải phụ tải tối ưu một cách hiệu quả bằng thuật toán NFP tổng quát gặp nhiều khó khăn Để khắc phục, thuật toán NFP đặc biệt mang tên “thuật toán out-of-kilter” (OKA) sẽ được áp dụng Mô hình toán học của mạng OKA thể hiện qua các biểu thức quan trọng giúp tối ưu hóa quá trình này.

Mô hình sa thải phụ tải tối ưu đã đề cập trong Mục 2.4 có thể chuyển đổi thuận lợi thành mô hình OKA, được thể hiện qua các biểu thức từ (2.15) đến (2.17), và hiện thực hóa bằng phương pháp OKA Để hiểu rõ hơn về mô hình OKA và thuật toán liên quan, bạn có thể tham khảo chi tiết trong tài liệu [16].

Học viên: Phan Bửu Đảo 27

PHƯƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI AHP CẢI TIẾN

Tổng quan về phương pháp sa thải phụ tải AHP cải tiến

Chương này trình bày phương pháp xếp hạng phụ tải dựa trên tính toán trọng số của các lớp tiêu chí, dự án và trọng số tổng hợp, giúp xác định chính xác lượng phụ tải cần cắt giảm Phương pháp dựa trên hàm mục tiêu tối ưu hóa lợi ích với các ràng buộc về kinh tế và kỹ thuật, xây dựng chiến lược cắt giảm phụ tải hiệu quả trong hệ thống điện Đồng thời, phương pháp loại bỏ yếu tố chủ quan của các chuyên gia trong phương pháp sa thải phụ tải AHP truyền thống, nâng cao độ chính xác và khách quan Điều này giúp xác định mức cắt giảm phụ tải tại các nút phức hợp tối thiểu, giảm thiểu thiệt hại kinh tế cho ngành điện và khách hàng, đồng thời vẫn đảm bảo cân bằng công suất phát và thu ở mọi thời điểm.

Quy trình xác định chiến lược sa thải phụ tải theo phương pháp AHP cải tiến được trình bày trong Hình 3.1

Chi tiết các bước thực hiện quy trình xác định chiến lược sa thải phụ tải theo phương pháp AHP cải tiến trình bày ở phần sau

Học viên: Phan Bửu Đảo 28

Công suất tải > công suất phát

Hình 3.1: Quy trình xác định chiến lược sa thải phụ tải theo phương pháp AHP cải tiến

Lượng sa thải P LS1 Lượng sa thải P LS2 Lượng sa thải P LSm

Tính toán Hi và lợi ích

Phân bố sa thải phụ tải

Kiểm tra tính nhất quán

Tính toán trọng số lớp tiêu chí Tính toán trọng số lớp đề án

Xây dựng ma trận tương quan giữa các tiêu chí

Tính toán chỉ số ưu tiên

Xây dựng ma trận hiệp phương sai tương quan Xây dựng ma trận nhất quán Tính toán P Shed,Li,t k Đúng

Xây dựng ma trận hiệp phương sai giữa các tiêu chí

Xây dựng ma trận tương quan mờ

Nhập phần trăm loại tải của các nút tải Thu thập dữ liệu hệ thống điện

Trọng số ưu tiên liên tục cấp điện

Học viên: Phan Bửu Đảo 29

Xếp hạng phụ tải ưu tiên theo yêu cầu liên tục cung cấp điện

Xếp hạng phụ tải ưu tiên theo mức độ liên tục cấp điện đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện Việc đánh giá các phụ tải dựa trên mức độ quan trọng giúp xác định các hệ thống cần duy trì cung cấp điện liên tục Các phụ tải được xếp hạng cao sẽ nhận được sự ưu tiên trong quá trình vận hành, từ đó nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện Đây là yếu tố then chốt để đảm bảo các phụ tải quan trọng luôn có nguồn điện ổn định, góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống điện.

Các phụ tải trong hệ thống điện phân loại theo mức độ ưu tiên liên tục cấp điện gồm có 3 loại [28]:

Phụ tải loại 1 (Vital load hoặc Priority load type 1) yêu cầu được cấp điện liên tục vì mất điện có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng về tính mạng con người, an ninh, chính trị, đồng thời dẫn đến thiệt hại lớn về kinh tế.

Phụ tải loại 2 (Semi-Vital load hoặc Priority load type 2) yêu cầu cung cấp điện liên tục với mức thấp hơn so với phụ tải loại 1, nhằm đảm bảo hoạt động ổn định của các thiết bị quan trọng Tuy nhiên, nếu xảy ra mất điện, phụ tải này có thể gây thiệt hại về mặt kinh tế do ảnh hưởng đến quá trình sản xuất hoặc dịch vụ Việc đảm bảo nguồn điện liên tục cho phụ tải loại 2 là rất cần thiết để giảm thiểu thiệt hại và duy trì hoạt động liên tục của các hệ thống quan trọng.

Phụ tải loại 3 (Non-Vital load hay Priority load type 3) là loại phụ tải cho phép mất điện trong quá trình xử lý sự cố, bảo trì và vận hành lưới điện Tuy nhiên, hệ thống yêu cầu phải tái lập cấp điện trong thời gian ngắn nhất có thể để giảm thiểu ảnh hưởng đến người dùng Việc quản lý phụ tải loại 3 giúp duy trì an toàn hệ thống điện đồng thời đảm bảo cung cấp năng lượng liên tục khi có sự cố xảy ra.

Trong hệ thống điện, các nút phụ tải có công suất lớn thường là các phụ tải phức hợp, bao gồm phụ tải loại 1, loại 2 và loại 3, với tỷ lệ tham gia khác nhau Việc phân tích các phụ tải này giúp tối ưu hóa vận hành hệ thống điện và nâng cao hiệu quả truyền tải Hiểu rõ cấu trúc và phân bố các phụ tải phức hợp là yếu tố then chốt để đảm bảo sự ổn định và tin cậy của hệ thống điện lớn.

Để xác định mức độ ưu tiên cấp điện của các nút tải, cần phân tích tỷ lệ phần trăm công suất của từng loại tải thông qua các phương pháp toán học thống kê như tương quan Pearson và Spearman Kết quả này giúp xếp hạng thứ tự ưu tiên các loại tải theo mức độ quan trọng, từ đó xác định lượng công suất phụ tải cần cấp liên tục và lượng công suất tải cần sa thải tại các nút phụ tải phức hợp một cách chính xác và hiệu quả.

Mô hình phân cấp thuật toán AHP cải tiến tính toán trọng số ưu tiên liên tục cung cấp điện của các phụ tải trình bày ở Hình 3.2

Học viên: Phan Bửu Đảo 30

Dựa trên tỷ lệ phần trăm của các loại phụ tải ưu tiên tại từng nút phụ tải, phương pháp sử dụng lý thuyết về phương sai và hiệp phương sai giúp tính toán giá trị định lượng chính xác Quá trình này còn xây dựng ma trận phán đoán dựa trên các cặp tiêu chí của các loại phụ tải trong lớp tiêu chí, từ đó xác định trọng số của từng loại phụ tải Việc này đảm bảo rằng các phụ tải ưu tiên được đánh giá một cách khách quan và chính xác hơn, hỗ trợ trong việc tối ưu hóa hệ thống phân phối điện.

Giá trị phương sai giữa các phần tử phụ tải L1, L2, , Ln của mỗi tiêu chí loại phụ tải đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng ma trận tương quan ưu tiên mờ Ma trận này giúp xác định mức độ ưu tiên giữa các phụ tải dựa trên sự biến đổi của từng phần tử, từ đó thay thế cho ma trận phán đoán của lớp đề án để tính toán trọng số chính xác hơn Việc sử dụng ma trận tương quan ưu tiên mờ nâng cao độ tin cậy trong quá trình xác định trọng số các phụ tải L1, L2, , Ln, đảm bảo phản ánh đúng mức độ quan trọng của từng phần tử phụ tải trong hệ thống.

 Trọng số của lớp tiêu chí và lớp đề án được kết hợp để có được trọng số của từng phụ tải

Hình 3.2 Mô hình phân cấp thuật toán AHP cải tiến tính toán trọng số ưu tiên liên tục cung cấp điện của các phụ tải

Tải 1 Tải 2 Tải 3 Tải 4 Tải thứ m

Phụ tải loại 1 Phụ tải loại 2 Phụ tải loại 3

Các trọng số ưu tiên của phụ tải

Học viên: Phan Bửu Đảo 31

Quy trình tính toán trọng số ưu tiên liên tục cung cấp điện gồm các bước như sau:

Bước đầu tiên trong quá trình tối ưu hệ thống điện là xây dựng mô hình phân cấp theo thuật toán AHP để tính toán trọng số ưu tiên liên tục của các phụ tải Trong mô hình này, lớp đích xác định trọng số ưu tiên của từng loại phụ tải, lớp tiêu chí phân loại các loại phụ tải khác nhau, và lớp đề án bao gồm tất cả các phụ tải trong hệ thống điện Việc xác định trọng số này giúp ưu tiên phân bổ tải một cách hợp lý, nâng cao hiệu quả vận hành và ổn định của hệ thống điện.

 Bước 2: Tính toán trọng số lớp tiêu chí;

 Bước 3: Tính toán trọng số lớp đề án;

 Bước 4: Tính toán trọng số tổng hợp

3.2.1 Tính toán trọng số lớp tiêu chí

Các phần tử đường chéo chính ii được xác định theo biểu thức (3.2):

Lớp tiêu chí của mô hình tính toán trọng số ưu tiên liên tục cấp điện thể hiện rõ các loại phụ tải trong hệ thống Các giá trị tỷ lệ phần trăm của từng loại phụ tải phản ánh mức độ ưu tiên và tầm quan trọng của chúng trong quá trình phân bổ nguồn điện Việc phân tích này giúp tối ưu hoá hoạt động hệ thống điện, đảm bảo cung cấp điện ổn định và hiệu quả cho các phụ tải có mức độ ưu tiên cao.

Quy trình tính toán trọng số lớp tiêu chí thực hiện theo các bước sau:

 Bước 1: Thiết lập ma trận hiệp phương sai giữa các tiêu chí

Hiệp phương sai của các tiêu chí là thành phần quan trọng trong ma trận hiệp phương sai, phản ánh mối quan hệ biến động giữa các yếu tố Trong bài toán này, các tiêu chí được phân loại thành ba loại phụ tải: loại 1, loại 2 và loại 3 tại các nút tải hỗn hợp, giúp xác định chính xác mức độ ảnh hưởng của từng loại phụ tải đến hệ thống Ma trận hiệp phương sai của tiêu chí đóng vai trò trung tâm trong phân tích, hỗ trợ đánh giá rủi ro và tối ưu hóa các giải pháp kỹ thuật trong thiết kế hệ thống điện.

Học viên: Phan Bửu Đảo 32

Các phần tử còn lại trong ma trận hiệp phương sai phản ánh mối quan hệ giữa các tiêu chí với nhau Khi hiệp phương sai giữa hai tiêu chí âm, ta lấy giá trị tuyệt đối của nó để đảm bảo tính chính xác trong quá trình phân tích Đồng thời, các phần tử đối xứng qua đường chéo chính của ma trận đều mang ý nghĩa phản ánh mối liên hệ tương tự, giúp hiểu rõ hơn về sự tương quan giữa các tiêu chí trong quá trình đánh giá.

 Bước 2: Thiết lập ma trận hiệp phương sai tương đối 

Ma trận hiệp phương sai tương đối β với các giá trị trên đường chéo chính bằng

1, hình thành bằng cách biến đổi ma trận hiệp phương sai ; thực hiện lấy mỗi cột hiệp phương sai ij chia cho hiệp phương sai ii

 Bước 3: Thiết lập ma trận tương quan giữa các tiêu chí 

Ma trận tương quan  thể hiện mức độ liên hệ giữa các tiêu chí trong quá trình đánh giá, với các phần tử trong ma trận được gọi là hệ số tương quan Các hệ số này được xác định dựa trên biểu thức (3.5), giúp đo lường mức độ phụ thuộc giữa các yếu tố, từ đó hỗ trợ việc phân tích và lựa chọn các tiêu chí phù hợp để đưa ra quyết định chính xác hơn.

Ma trận tương quan  giữa các tiêu chí có dạng như biểu thức (3.6):

Bước 4: Tính toán trọng số lớp tiêu chí

Trọng số của các lớp tiêu chí được xác định theo biểu thức (3.8):

Học viên: Phan Bửu Đảo 33

W i được chuẩn hóa và kết quả trọng số các tiêu chí được xác định theo biểu thức (3.9):

 Bước 5: Kiểm tra tính nhất quán của ma trận tương quan 

Tính nhất quán của ma trận tương quan  được kiểm tra thông qua tỷ số nhất quán

(Consistency Ratio - CR) Một ma trận tương quan được gọi là ma trận có tính nhất quán khi CR

Ngày đăng: 18/08/2023, 15:04

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[1] Báo cáo “Kết quả thực hiện nhiệm vụ kế hoạch năm 2020 và 5 năm giai đoạn 2016-2020, nhiệm vụ kế hoạch năm 2021” của Tập đoàn Điện lực Việt Nam, tại Hội nghị tổng kết EVN năm 2020, trang 7, 16/01/2021 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Kết quả thực hiện nhiệm vụ kế hoạch năm 2020 và 5 năm giai đoạn 2016-2020, nhiệm vụ kế hoạch năm 2021
[2] Điện mặt trời mái nhà bùng nổ, hệ thống điện xuất hiện điều chưa từng có. Internet: https://vietnamnet.vn/vn/kinh-doanh/dau-tu/dien-mat-troi-mai-nha-bung-no-he-thong-dien-xuat-hien-dieu-chua-tung-co-702174.html. (Báo điện tử Vietnamnet, 01/01/2021) Sách, tạp chí
Tiêu đề: Điện mặt trời mái nhà bùng nổ, hệ thống điện xuất hiện điều chưa từng có
Tác giả: Báo điện tử Vietnamnet
Nhà XB: Vietnamnet
Năm: 2021
[4] Việt Nam có đủ điều kiện phát triển điện hạt nhân. Internet: https://vinatom.gov.vn/viet-nam-co-du-dieu-kien-phat-trien-dien-hat-nhan/(Tạp chí của Bộ Khoa học Công nghệ Việt Nam, ngày 22/6/2021 do PGS, TS.Bùi Huy Phùng – Hội đồng khoa học Tạp chí Năng lượng Việt Nam) Sách, tạp chí
Tiêu đề: Việt Nam có đủ điều kiện phát triển điện hạt nhân
Tác giả: PGS, TS.Bùi Huy Phùng
Nhà XB: Tạp chí Năng lượng Việt Nam
Năm: 2021
[5] J.A. Laghari, H. Mokhlis, A.H.A. Bakar, Hasmaini Mohamad. “Application of computational intelligence techniques for load shedding in power systems: A review”, Vol. 75, November 2013, Pages 130-140 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Application of computational intelligence techniques for load shedding in power systems: A review
[6] Farrokh Shokooh, J J Dai, Shervin Shokooh, Jacques Tastet, Hugo Castro, Tanuj Khandelwal, Gary Donner. “An Intelligent Load Shedding (ILS) System Application in a Large Industrial Facility”, Octorber 2005 Sách, tạp chí
Tiêu đề: An Intelligent Load Shedding (ILS) System Application in a Large Industrial Facility”
[7] Mai Ngọc Nhẫn, luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu sa thải phụ tải áp dụng mạng nơron và thuật toán AHP”. Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, 2017 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu sa thải phụ tải áp dụng mạng nơron và thuật toán AHP
[8] Nguyễn Trọng Tín, luận văn thạc sĩ: “Tối ưu hóa sa thải dựa trên phương trình chuyển động quay của rotor”. Trường đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh, 2018 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tối ưu hóa sa thải dựa trên phương trình chuyển động quay của rotor
[9] Phạm Hồng Hậu, luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu sa thải phụ tải trong hệ thống điện có xét đến đa mục tiêu”. Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh, 2021 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu sa thải phụ tải trong hệ thống điện có xét đến đa mục tiêu
[10] Alireza Saffarian, Majid Sanaye-Pasand. “Enhancement of Power System Stability Using Adaptive Combinational Load Shedding Methods”, Vol. 26, No. 3, August 2011, Pages 1010-1020 Sách, tạp chí
Tiêu đề: “Enhancement of Power System Stability Using Adaptive Combinational Load Shedding Methods”
[11] Urban Rudez, Rafael Mihalic. “A novel approach to underfrequency load shedding”, Vol. 81, No. 2, February 2011, Pages 636-643 Sách, tạp chí
Tiêu đề: A novel approach to underfrequency load shedding”
[12] Bayhaqqi, Saiful Bukhori, Gayatri Dwi Santika, “Implementation of Hybrid AHP and TOPSIS Methods in the Decision Support System for Seclecting Temporary Waste Disposal Sites”, 2021 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Implementation of Hybrid AHP and TOPSIS Methods in the Decision Support System for Seclecting Temporary Waste Disposal Sites
Tác giả: Saiful Bukhori Bayhaqqi, Gayatri Dwi Santika
Năm: 2021
[13] B. Song và S. Kang, “A Method of Assigning Weights Using a Ranking and Nonhierarchy Comparison”, 2016 Sách, tạp chí
Tiêu đề: A Method of Assigning Weights Using a Ranking and Nonhierarchy Comparison
[14] Yun-Ning Liu và Shiow-Yang Wu, “A rule-based approach for dynamic analytic hierarchy process decision-making”, 2020 Sách, tạp chí
Tiêu đề: A rule-based approach for dynamic analytic hierarchy process decision-making
Tác giả: Yun-Ning Liu, Shiow-Yang Wu
Năm: 2020
[15] Mohamed Salaheldin, “Solution of Fuzzy analytic hierarchy process using simulation”, January 2009 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Solution of Fuzzy analytic hierarchy process using simulation
[16] Jizhong Zhu, “Optimal Load Shedding”, Optimization of Power System Operation, Second Edition, 2015, ch.11, pp 437-482 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Optimal Load Shedding
[17] Lịch sử đường dây 500kV Bắc - Nam Việt Nam. Internet: https://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%C6%B0%E1%BB%9Dng_d%C3%A2y_500_kV_B%E1%BA%AFc_-_Nam Sách, tạp chí
Tiêu đề: Lịch sử đường dây 500kV Bắc - Nam Việt Nam
[19] Graz Austria, Tenth power systems computation conference, Chapter “The difference electrical distances”, page 544-547 Sách, tạp chí
Tiêu đề: The difference electrical distances
[20] Thomas L. Saaty, Luis G. Vargas. “Decision making with the analytic network process”, 1th Edition, 2006 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Decision making with the analytic network process
[21] Allen J. Wood, Bruce F. Wollenberg, Gerald B. Sheblé. “Power Generation, Operation and Control”, Third edition, 2013, page 480 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Power Generation, Operation and Control
[3] Nắng nóng gay gắt khiến mức tiêu thụ điện cao kỷ lục. Internet: https://bnews.vn/nang-nong-gay-gat-khien-muc-tieu-thu-dien-cao-ky-luc/197746.html, Báo điện tử BNews, 01/06/2021 Link

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 2.1 Mô hình đáp ứng tần số trạng thái ổn định - (Luận văn thạc sĩ) ứng dụng các giải thuật thông minh trong sa thải phụ tải kết hợp với phương pháp xếp hạng phụ tải theo độ tin cậy cung cấp điện
Hình 2.1 Mô hình đáp ứng tần số trạng thái ổn định (Trang 35)
Hình 2.2 Ảnh hưởng của hệ số sa thải phụ tải trên biểu đồ sụt giảm tần số - (Luận văn thạc sĩ) ứng dụng các giải thuật thông minh trong sa thải phụ tải kết hợp với phương pháp xếp hạng phụ tải theo độ tin cậy cung cấp điện
Hình 2.2 Ảnh hưởng của hệ số sa thải phụ tải trên biểu đồ sụt giảm tần số (Trang 36)
Hình 2.3 Sơ đồ khối chức năng của ILS. - (Luận văn thạc sĩ) ứng dụng các giải thuật thông minh trong sa thải phụ tải kết hợp với phương pháp xếp hạng phụ tải theo độ tin cậy cung cấp điện
Hình 2.3 Sơ đồ khối chức năng của ILS (Trang 40)
Hình 2.4 Mô hình phân cấp xếp hạng hệ số tầm quan trọng của phụ tải - (Luận văn thạc sĩ) ứng dụng các giải thuật thông minh trong sa thải phụ tải kết hợp với phương pháp xếp hạng phụ tải theo độ tin cậy cung cấp điện
Hình 2.4 Mô hình phân cấp xếp hạng hệ số tầm quan trọng của phụ tải (Trang 44)
Hình 3.1: Quy trình xác định chiến lược sa thải phụ tải - (Luận văn thạc sĩ) ứng dụng các giải thuật thông minh trong sa thải phụ tải kết hợp với phương pháp xếp hạng phụ tải theo độ tin cậy cung cấp điện
Hình 3.1 Quy trình xác định chiến lược sa thải phụ tải (Trang 48)
Hình 3.2. Mô hình phân cấp thuật toán AHP cải tiến tính toán trọng số ưu tiên - (Luận văn thạc sĩ) ứng dụng các giải thuật thông minh trong sa thải phụ tải kết hợp với phương pháp xếp hạng phụ tải theo độ tin cậy cung cấp điện
Hình 3.2. Mô hình phân cấp thuật toán AHP cải tiến tính toán trọng số ưu tiên (Trang 50)
Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện IEEE 30 bus trình bày ở Hình 4.1. - (Luận văn thạc sĩ) ứng dụng các giải thuật thông minh trong sa thải phụ tải kết hợp với phương pháp xếp hạng phụ tải theo độ tin cậy cung cấp điện
Sơ đồ nguy ên lý hệ thống điện IEEE 30 bus trình bày ở Hình 4.1 (Trang 59)
Hình 4.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện IEEE 30 bus. - (Luận văn thạc sĩ) ứng dụng các giải thuật thông minh trong sa thải phụ tải kết hợp với phương pháp xếp hạng phụ tải theo độ tin cậy cung cấp điện
Hình 4.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện IEEE 30 bus (Trang 59)
Bảng 4.2. Thông số các nút tải của hệ thống IEEE 30 bus. - (Luận văn thạc sĩ) ứng dụng các giải thuật thông minh trong sa thải phụ tải kết hợp với phương pháp xếp hạng phụ tải theo độ tin cậy cung cấp điện
Bảng 4.2. Thông số các nút tải của hệ thống IEEE 30 bus (Trang 60)
Đồ thị phụ tải hàng ngày với 6 thời đoạn, mỗi thời đoạn 04 giờ được trình bày ở  Hình 4.2 - (Luận văn thạc sĩ) ứng dụng các giải thuật thông minh trong sa thải phụ tải kết hợp với phương pháp xếp hạng phụ tải theo độ tin cậy cung cấp điện
th ị phụ tải hàng ngày với 6 thời đoạn, mỗi thời đoạn 04 giờ được trình bày ở Hình 4.2 (Trang 61)
Hình 4.2. Đồ thị phụ tải ngày với 6 thời đoạn. - (Luận văn thạc sĩ) ứng dụng các giải thuật thông minh trong sa thải phụ tải kết hợp với phương pháp xếp hạng phụ tải theo độ tin cậy cung cấp điện
Hình 4.2. Đồ thị phụ tải ngày với 6 thời đoạn (Trang 61)
Bảng 4.5. Chỉ số ưu tiên R i  của đề án x i  và W P(j)  của các loại tải. - (Luận văn thạc sĩ) ứng dụng các giải thuật thông minh trong sa thải phụ tải kết hợp với phương pháp xếp hạng phụ tải theo độ tin cậy cung cấp điện
Bảng 4.5. Chỉ số ưu tiên R i của đề án x i và W P(j) của các loại tải (Trang 65)
Bảng 4.6. Trọng số lớp đề án, xếp hạng các nút phụ tải, lượng tải cần sa thải. - (Luận văn thạc sĩ) ứng dụng các giải thuật thông minh trong sa thải phụ tải kết hợp với phương pháp xếp hạng phụ tải theo độ tin cậy cung cấp điện
Bảng 4.6. Trọng số lớp đề án, xếp hạng các nút phụ tải, lượng tải cần sa thải (Trang 66)
Bảng 4.7. So sánh hiệu quả của phương pháp AHP cải tiến và AHP truyền thống. - (Luận văn thạc sĩ) ứng dụng các giải thuật thông minh trong sa thải phụ tải kết hợp với phương pháp xếp hạng phụ tải theo độ tin cậy cung cấp điện
Bảng 4.7. So sánh hiệu quả của phương pháp AHP cải tiến và AHP truyền thống (Trang 68)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm

w