Đồ án Giải pháp DG trong lưới phân phối

Đồ án Giải pháp DG trong lưới phân phối

Hình 1.1: Sơ đồ lưới điện đơn giản có kết nối DG

- Trên hình, có là điện áp thanh cái gởi ở đầu cuối, Z=(R+jX) là tổng trở đường dây, là điện áp tại thanh cái của tải

- Khi đó, độ chênh lệch điện áp giữa và được viết thành:

- Đối với đường dây trên không, giá trị điện trở R gần bằng với giá trị điện kháng X và có phần ảo thường nhỏ Do phần thực trong công thức (2.2) lớn hơn phần ảo nên ta chỉ xét đến phần thực Khi đó, (2.2) trở thành:

(2.3)

- Trong một mạng lưới mang tải nhẹ thì tải có giá trị và có giá trị nhỏ

Công suất phản kháng do DG bơm lên lưới có thể được điều khiển bằng kích từ máy phát đồng bộ hoặc sử dụng bù phản kháng bên ngoài để giữ Nếu dòng từ máy phát gần với hệ số công suất, máy phát có và giá trị tải , coi như bỏ qua thì P=-P, Q0 Khi đó, độ tăng điện áp trên lưới là:

(2.4)

Biểu thức (2.4) đã chứng tỏ rằng V‹ > Vs vì lượng công suất thực đã bơm vào lưới Từ đó ta có thể tính lượng công suất cực đại có thể bơm vào lưới bằng cách giảm điện áp Vs xuống mức giới hạn nhỏ nhất mà đầu phân áp của OLTC

có thể điều khiển được

1.2 Ảnh hưởng của DG đến sự vận hành lưới điện phân phối:

- _ Tùy thuộc vào cấu trúc của lưới điện mà sự ảnh hưởng của DG là khác nhau + Thứ nhất lưới điện phân phối bị giới hạn bởi những ràng buộc về ổn định

điện áp và khả năng tải của đường dây, thiết bị

+ Thứ hai là do các tiêu chuẩn cơ bản cho phép kết nối vào lưới điện phân phối

(tiêu chuẩn về cấp điện áp, tần số, ) bị ảnh hưởng bởi kỹ thuật và công nghệ chế tạo DG

- _ Khi số lượng DG tham gia nhiều trong lưới điện sẽ có thể nâng cao chất lượng điện áp vận hành , cung cấp điện áp hỗ trợ trong suốt quá trình sự cố

để cải thiện độ võng điện áp trên đường dây Hơn nữa DG nâng cao được độ tin cậy cấp điện rõ rệt khi một máy phát dự phòng khởi động chỉ trong vòng

2 phút

- _ Tuy nhiên, một số vấn đề khác có thể nảy sinh nhu sau:

+ Gây ra sự gia tăng độ lớn toàn bộ các dòng điện chảy trong mạng, điều này

dẫn đến những phần tử trong mạng sẽ gần đạt đến giới hạn nhiệt độ của

chúng

+ Gây ra các dao động điện áp, d6 võng điện áp và điện áp bước có giá trị

lớn trên lưới điện trong suốt quá trình vận hành, khởi động hay dừng do sự cố của DG

+ Tạo ra sự méo dạng sóng hài trên lưới điện do các bộ biến đổi điện tử

công suất hiện đại giao tiếp với lưới điện

+ Làm tăng mức đỘ dòng sự cố do tổng trở sự cố bị giảm khi DG mắc song

song với lưới điện

+ _Rơle của máy cắt bảo vệ đường dây không đo lường đúng dòng sự cố thực

+ Phạm vi hoạt động của Rơle tổng trở bị giảm

+ Dòng chảy công suất trên lưới thay đổi hướng của nó so với ban đầu nếu công suất phát của nguồn phát lớn hơn công suất phụ tải cục bộ tại nơi nó gắn

vao

+ Tình trạng vận hành cô lập của một phần lưới với lưới điện chính đang

cung cấp phần lưới điện bị cô lập vẫn tiếp tục vận hành và được cung cấp bởi nguồn phát DG kết hợp với nó Tuy nhiên đây là trường hợp vận hành không

đảm bảo ổn định được cả tần số và điện áp

+ Việc cắt không cần thiết đối với DG do ảnh hưởng của những sự cố ngắn mạch trên đường dây liền kề

Trang 3

nấc điều áp là không thể vì còn chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau:

+ Số lần thao tác ảnh hưởng đến tuổi thọ của OLTC

+ Mỗi công suất phát khác nhau của các DG sẽ làm cho giá trị điện áp sau

thứ cấp của OLTC khác nhau

+ Công suất phát của các DG (đặc biệt là DG gió và DG mặt trời) trên

lưới không thể xác định được chính xác vì còn phụ thuộc vào điều kiện tự

nhiên

2.2- Tìm hiểu về OLTC:

2.2.1- Đầu phân áp của máy biến áp:

- Đầu phân áp điều áp dưới tải của máy biến áp chủ yếu dùng để điều chỉnh điện áp (cùng pha) của máy biến áp điện lực và trong một số trường hợp dùng để điều chỉnh góc pha Trong hệ thống phân phối, đầu phân áp dùng để duy trì một điện áp không đổi phía thứ cấp (phía điện áp thấp) khi điện áp phía

sơ cấp thay đổi, để điều chỉnh điện áp phía thứ cấp khi điện áp phía sơ cấp cố định, để điều khiển dòng công suất kháng giữa hai nhà máy hoặc giỮa các nhánh của mạng điện kín và để điều khiển sự phân bố công suất giữa các nhánh của

mạng kín bằng cách dịch góc pha điện áp ra của các máy biến áp

- Các đầu phân áp cho phép thay đổi số vòng dây cuộn cao của máy biến

áp và do đó thay đổi hệ số biến áp của máy biến áp Về điều chỉnh điện áp, bao

giờ người ta cũng điều chỉnh phía điện áp cao vì ở điện áp cao thì dòng điện nhỏ nên bộ điều áp sẽ làm việc nhẹ nhàng hơn và giảm tối đa cách điện cho bộ điều

áp

- Việc thay đổi đầu phân áp trong máy biến áp điều áp dưới tải không cần phải cắt tải bằng cách dùng một biến áp tự ngẫu, tạm gọi là máy biến áp phụ

- Có nhiều loại mạch và thiết bị thay đổi đầu phân áp tùy theo điện áp và công suất của máy biến áp và tùy theo điều chỉnh điện áp hay góc pha Đầu phân

áp điều áp dưới tải được thiết kế với 8, 16, 32 nấc và nhiều hơn nữa để có thể điều chỉnh tinh hơn, phạm vi điều chỉnh +5%, +7,5%, +10%

2.2.2- Chọn đầu phân áp của máy biến áp:

a Chọn đầu phân áp của máy biến áp giảm áp hai dây quấn:

- Đối với máy biến áp có đầu phân áp thì có thể vẽ sơ đồ thay thế gần

đúng như trong hình dưới đây:

Hình 5.1: Sơ đồ thay thế máy biến áp giảm áp Trong đó: + : Điện áp dầu phân áp ghi trên nhãn máy

+ : Điện áp phía thứ cấp lúc không tải

+ :Tỷ số biến áp

Với: + %7,5% thì =1,1

+ %<7,5% thì =1,05

- Mạch tương đương của máy biến áp giữa hai đầu a và b là mạch tương

đương bao gồm tổng trở của máy biến áp nối tiếp với máy biến áp lý tưởng Để chọn đầu phân áp () sao cho điện áp phía thứ cấp khi mang tải đạt được trị số yêu cầu () thì có thể tính gần đúng nhu sau:

+ Tính điện áp () là điện áp phía thứ cấp qui đổi về phía sơ cấp Vì chưa chọn được đầu phân áp nên tạm thời qui đổi theo tỷ số định mức của máy biến áp và chấp nhận như là điện áp qui đổi sau khi chọn đầu phân áp, nghĩa là

xem như không thay đổi nên có:

(2.1)

Trang 5

+ Quan hệ về tỷ số biến áp qua máy biến áp lý tưởng:

(2.2) + Suy ra điện áp cần chọn là:

(2.3)

b Chọn đầu phân áp của máy biến áp tăng áp hai dây quấn:

- Phía hạ áp nối với máy phát điện, đầu phân áp đặt phía cuộn dây cao áp

Hình 5.2: Sơ đồ thay thế máy biến áp tăng áp

- Yêu cầu chọn đầu phân áp để điện áp phía cao áp khi máy biẾn áp

mang tải là

- Điện áp định mức cuộn hạ áp là điện áp định mức của máy phát

- Lý luận tương tự như trên đối với máy biến áp đang mang tải và máy

phát vận hành với điện áp khác với :

(2.4)

c Chọn đầu phân áp của máy biến áp ba pha ba dây quấn:

- Với máy biến áp ba dây quấn thì chỉ có đầu phân áp ở cuỘn cao áp và

cuỘn trung áp, còn cuỘn hạ thì không có đầu phân áp

Hình 5.3: Sơ đồ thay thế máy biến áp ba dây quấn

- Trước hết, chọn đầu phân áp cuỘn cao áp theo yêu cầu điện áp trên thanh góp hạ áp của máy biến áp:

(2.6)

- Tiếp theo tìm đầu phân áp cho cuộn trung áp với đầu phân áp đã chọn

và điện áp yêu cầu phía trung áp :

(2.8)

Ghi chú: Phép tính trên chấp nhận tổng trở máy biến áp không thay đổi và cho

phép xác định nhanh chóng đầu phân áp

2.3-Điều phối điện áp giữa OLTC và DG khi có thông tin liên lạc

-_ Ở phần này, khi mà mạng lưới phân phối đã có sự kết nối truyền thông tin giữa các phần tử trong mạng Do đó, ở từng thời điểm ta sẽ biết được cả công suất thực lẫn công suất phản kháng mà DG đang phát lên lưới

-_ Khi có sự kết nối truyền thông tin giữa các DG với điện lực, tức DG có

sự thông báo về công suất phát ở từng thời điểm (P,Q), công việc điều chỉnh

điện áp sẽ được san sẻ giữa OLTC và DG

- Mối quan hệ giữa Vị và V; trên trạm phân phối (hình 2):

Từ (3) tìm được lượng công suất Q;oc cần phát từ các DG

Nếu mạng điện phân phối có nhiều vị trí gắn DG có thể phát Q lên lưới, với một giá trị Qoo sẽ có vô số phương án phát Q;oo Khi ấy phương án nào có tổn thất công suất trong lưới phân phối nhỏ hơn cả sẽ là là hợp lý nhất, vì khi đó có thể coi như sự thay đổi cỦa P tại phía thứ cấp biến thế (tức nút 2) là không

Ví dụ minh họa :

- Xét sơ đồ lưới điện 41 nút

+ Giả sử ta xét trường hợp điện áp tại nút số 1 đang là 1p.u, tại lúc 9h,

công suất phản kháng của các DG ở các nút số 9, 10, 16 lần lượt là [0.3,0.3,0.3]

(Mwvar) và công suất thực của chúng đang phát đều bằng 3,2MW

- Từ lượng Qoo đã tìm được như trên, sử dụng thuật toán gen di truyền

để phân bố lại lượng công suất phản kháng phát của mỗi DG sao cho tổng công suất kháng phát của các DG bằng (hoặc gần bằng) Qu¿ vẫn đảm bảo điện áp

của tất cả các nút trong mạng trong khoảng [0,95 1,05], V2=Vref (hoặc có sai sỐố

epsilon) và tổn hao công suất trong mạng là thấp nhất:

AP=0.1787 MW; = Qpe-1s=4.7756Mvar; Qoca=4.7759Mvar, Qọc 10=2.6585Mvar

Trang 9

Lưu ý là đối với DG gió , tương ứng với mỗi mức công suất thực ta tính được công suất kháng tối đa Qmax mà DG có thể phát lên lưới:

|Qlnz(t) =

+Bây giỜ ta xét tải lúc 5giỜ :

tai tại mỗi nút là 0.5*(0.8+j0.387)+(0.3=j0.2) MVA

- đầu phân áp đang để số 1, điện áp mong muốn phía thứ cấp biến áp là 1.01

Uđm lưới

-điện áp đầu vào là

Nhập giá trị điện áp yêu cầu V2ref: 1.01Uđm lưới

Nhập số đầu phân áp: 1

Nhập giá trị điện áp V1: 115kV

Nhập thời gian trong ngày tương ứng với đồ thị phụ taiNhap thoi gian: Sh Nhập giá trị Qdg9 hiện tại: 0.2

Nhập giá trị Qdg10 hiện tại: 0.3

Nhập giá trị Q16hiện tại: 0.3

V2= 21.9862

P= 18.5240MW; Q= 15.7180Mvar

Kết quả là không cần bù

2.4- Ung dung mang neuron cho bai toan

DG được phép phát công suất bù Q lên lưới điện, lượng Q này

được quy định bởi hệ thống xử lý ở đầu nguồn cung cấp và gửi thông tin đến DG Công suất kháng Q bị ràng buộc bởi các thông số sau:

_ Điện áp ở phía thứ cấp máy biến áp (vị trí tap n của OLTC)

+ Tổng công suất EP và ?Q đo được phía thứ cấp (lượng P và Q cần để phân phối lên lưới)

Tổ hợp công suất P mà DG phát lên lưới

Trong các tổ hợp phát Q của các DG thì tổ hợp cần tìm có tổn thất công suất là bé nhất

Bài toán này nếu sử dũng thuật toán di truyền sẽ cho thời gian tìm lới giải

phù hợp Thời gian đáp ứng là tức thời

Trang 11

CHƯƠNG 3

LÝ THUYẾT VA ỨNG DỤNG MẠNG NEURON

3.1- lý thuyết mạng neuron nhân tạo

- Ban đầu được chế tạo dưới dạng một mạch điện tử, sau đó các mạng neuron được chuyển thành các chương trình mô phỏng trên máy tính với mức đỘ linh

hoạt cao

- Trong thời gian gần đây mang neuron phát triển mạnh mễ với các nghiên cứu của Rosenblatt, Widrow và Hoff về các mạng neuron nhiều lớp phức tạp Mặt

khác, do khả năng phần cứng máy tính tăng lên rất nhiều cũng góp phần vào sự

phát triển của lĩnh vực này

- Mạng neuron nhân tạo được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: nhận dạng , phân loại xử lý ảnh, các hệ thống điều khiển, dự báo,

3.2- Cấu trúc mạng neuron nhân tạo (ANN)

- Mạng neuron nhân tạo là sự tái tạo bằng kỹ thuật những chức năng của hệ

thần kinh con người

- Hai đặc tính cơ bản của mạng neuron nhân tạo là:

+ Qúa trình tính toán được tiến hành song song và phân tán trên nhiều neuron gần như đồng thời

+ Tính toán thực chất là một quá trình học, chứ không phải theo một sơ đồ định sẵn tỪ trước

3.3- Mô hình mạng neuron nhân tạo

- Mạng neuron nhân tạo gồm 3 thuộc tính:

Ta đặt X=[x1,x2, ,xn]' là cường đỘ của vector ngõ vào

Đầu ngõ ra của mạng được tính theo công thức:

Trọng số kết nối: W=[w1,w2, ,wn]T

Ngưỡng ( ngưỡng phân cực — bias): Kí hiệu : 9

Đầu ngưỡng là giá trị biên đỘ đỘ lệch, nó ảnh hưởng đến sự kích hoạt ngõ ra của nơ ron theo công thỨc: u = XT W -8

Hàm kích hoạt Quá trình xử lý thông tin gồm: xử lý tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra

Hàm tổng (u): dùng để kết hợp và xử lý các thông tin ở đầu vào

Một số dạng hàm tổng thƯờng gặp:

Trang 13

Hàm tuyến tính (linear function):

Hàm toàn phương ( quadratic function):

Hàm cầu ( spherical function):

Thông thường, hàm tổng được sử dụng nhiều nhất là hàm tuyến tính

Phân loại mạng nơ ron nhân tạo:

Các loại mạng có thể được phân loại dựa trên các tính chất của nó:

- Theo số lớp:

+ Mạng một lớp ( mạng đơn nơ ron): mạng chỉ gỒm 1 nơ ron

+Mạng nhiều lớp (mạng đa nơ ron): mạng gồm nhiều nơ ron

+ Mạng truyền thẳng (mạng nuôi-tiến): các tín hiệu trong mạng chỉ

truyền theo một chiều từ ngõ vào đến ngõ ra

+ Mạng hồi quy (mạng môi lùi): các tín hiệu hồi tiếp từ ngõ ra trở về

ngõ

Xi

Yi X2

Mạng hồi quy nhiều lớp

3.4 Các phương pháp huấn luyện mang nƠ ron:

Có hai kiểu học:

- Học thông số (Parameter Learming): dùng để cập nhật các trọng số liên kết

giữa các tế bào nơ ron và ngưỡng phân cực trong mạng

- Hoc cau tric (Structure Learning): ding để thay đổi cấu trúc mạng bao gồm

cả tế bao no ron và các liên kết giữa chúng

3.5 CÁC LUẬT HỌC

a Khái niệm

Luật học là một thủ tục nhằm sửa đổi hàm trọng và độ dốc của mạng (thỦ tục này cũng có thế coi như một thuật toán huấn luyện) Luật học được áp dụng để