Luận án Nghiên cứu giám sát ổn định hệ thống điện trong thời gian thực

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU GIÁM SÁT ỔN ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG THỜI GIAN THỰC

Ngành:

KỸ THUẬT ĐIỆN

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "Nghiên cứu giám sát ổn định hệ thống điện trong thời gian thực" của Phạm Văn Kiên, được bảo vệ tại Đại học Đà Nẵng năm 2018, chuyên ngành Kỹ thuật Điện, tập trung giải quyết vấn đề cấp thiết về giám sát ổn định hệ thống điện (HTĐ) trong bối cảnh nhu cầu phụ tải tăng cao, khiến HTĐ vận hành gần giới hạn công suất cực đại và dễ xảy ra mất ổn định điện áp. Mục tiêu chính là đề xuất phương pháp đánh giá mức độ ổn định của HTĐ theo các yếu tố bất định, nhằm giám sát an toàn HTĐ trong thời gian thực.

Nghiên cứu đã đề xuất phương pháp đơn giản hóa sơ đồ HTĐ, xây dựng thuật toán và chương trình để xác định nhanh miền làm việc cho phép theo điều kiện giới hạn ổn định (GHÔĐ) điện áp trong mặt phẳng công suất (MPCS) nút phụ tải. Luận án tiến hành phân tích và lựa chọn phương pháp xác định hàm ngẫu nhiên của các thông số vận hành dựa trên số liệu thực tế, từ đó phát triển một chương trình giám sát ổn định điện áp có khả năng tích hợp dữ liệu từ hệ thống SCADA, tạo thành công cụ giám sát ổn định theo công suất nút phụ tải trong thời gian thực.

Phạm vi nghiên cứu bao gồm các phương pháp tính toán, phân tích và đánh giá ổn định HTĐ; các yếu tố bất định từ nguồn phát, phụ tải, sự cố đường dây, máy biến áp; và phương pháp đẳng trị sơ đồ dựa trên thuật toán loại trừ Gauss cùng các biến đổi ma trận. Tiêu chuẩn thực dụng dQ/dU được sử dụng để đánh giá khả năng ổn định điện áp. Đề tài đã áp dụng tiêu chuẩn Markovits kết hợp thuật toán loại trừ Gauss và biến đổi ma trận để xây dựng phương pháp GEMAT, nhằm đẳng trị sơ đồ HTĐ phức tạp về dạng hình tia. Chương trình xác định vùng làm việc nguy hiểm trong MPCS nút phụ tải theo GHÔĐ điện áp được phát triển, có xét đến các yếu tố ngẫu nhiên của công suất nút phụ tải và đã được áp dụng tính toán cho HTĐ Việt Nam giai đoạn đến năm 2025.

Kết quả nghiên cứu mang lại ý nghĩa khoa học và thực tiễn quan trọng. Về khoa học, luận án đã đề xuất phương pháp đẳng trị sơ đồ HTĐ phức tạp về dạng hình tia, phương pháp xác định nhanh đặc tính giới hạn công suất nút phụ tải trong MPCS theo GHÔĐ điện áp, và phương pháp xác định vùng làm việc nguy hiểm có xét đến yếu tố bất định. Về thực tiễn, kết quả này cho phép xây dựng các chương trình giám sát mức độ ổn định của HTĐ thực tế, tích hợp với SCADA và mô hình mô phỏng để hỗ trợ điều khiển nhằm nâng cao khả năng ổn định. Chương trình được kiểm chứng cho HTĐ IEEE 39 nút và HTĐ 500kV Việt Nam, cho thấy kết quả tính toán hợp lý, tin cậy, tốc độ nhanh và khả năng định lượng mức độ nguy hiểm, hỗ trợ ra quyết định điều chỉnh kịp thời cho vận hành viên.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết của luận án
  • 2. Mục đích nghiên cứu
  • 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
    • a. Đối tượng nghiên cứu
    • b. Phạm vi nghiên cứu
  • 4. Phương pháp nghiên cứu
  • 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH CỦA HTĐ

  • 1.1. Mở đầu
  • 1.2. Các phương pháp tính toán, phân tích và đánh giá ổn định HTĐ
    • 1.2.1. Phương pháp tính toán theo tiêu chuẩn năng lượng
    • 1.2.2. Đánh giá ổn định theo tiêu chuẩn Lyapunov
    • 1.2.3. Phương pháp phân tích đường cong PV và QV
    • 1.2.4. Phương pháp phân tích độ nhạy VQ (VQ Sensitivity Analysis) và phân tích trạng thái QV (QV Modal Analysis)
    • 1.2.5. Phương pháp đánh giá theo chỉ số ổn định (Statbility index)
      • a. Chỉ số ổn định đường dây Lmn (Line statbility index)
      • b. Chỉ số đánh giá nhanh ổn định điện áp FVSI (Fast Voltage Stability Index)
      • c. Chỉ số tiệm cận điện áp sụp đổ VCPI (Voltage Collapse Point Indicators)
      • d. Chỉ số ổn định đường dây truyền tải LQP (Line Stability Index)
      • e. Biên độ ổn định điện áp theo công suất PVSM (Power based Voltage Stability Margin)
    • 1.2.6. Các tiêu chuẩn thực dụng Markovits
  • 1.3. Lựa chọn phương pháp sử dụng
  • 1.4. Kết luận chương

• CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG MIỀN LÀM VIỆC CHO PHÉP THEO ĐIỀU KIỆN GHÔĐ TRONG MPCS

  • 2.1. Mở đầu
  • 2.2. Phương pháp tính toán đẳng trị sơ đồ HTĐ
    • 2.2.1. Hệ phương trình trạng thái HTĐ ở chế độ xác lập
    • 2.2.2. Đề xuất phương pháp tính toán đẳng trị sơ đồ HTĐ
  • 2.3. Chương trình tính toán đẳng trị sơ đồ sử dụng phương pháp GEMAT
    • 2.3.1. Xây dựng lưu đồ thuật toán chương trình
    • 2.3.2. Chương trình tính toán đẳng trị sơ đồ HTĐ
  • 2.4. Xây dựng miền làm việc ổn định trong MPCS của HTĐ phức tạp
  • 2.5. Xây dựng chương trình miền làm việc cho phép theo điều kiện GHÔĐ trong MPCS
    • 2.5.1. Xây dựng lưu đồ thuật toán chương trình miền làm việc cho phép theo điều kiện GHÔĐ trong MPCS
    • 2.5.2. Xây dựng chương trình miền làm việc cho phép theo điều kiện GHÔĐ trong MPCS
  • 2.5.3. Đánh giá độ tin cậy của chương trình
    • a. So sánh với phần mềm PowerWorld và Conus
    • b. Xây dựng mô hình mô phỏng giám sát ổn định tĩnh HTĐ trong MPCS theo thông tin đo lường
  • 2.6. Kết luận chương

• CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN THEO CÁC YẾU TỐ BẤT ĐỊNH

  • 3.1. Mở đầu
  • 3.2. Tính chất ngẫu nhiên của các thông số vận hành và cấu trúc HTĐ
    • 3.2.1. Hàm phân phối nhị thức (Binomial Distribution)
    • 3.2.2. Hàm phân phối Poisson (Poisson Distribution)
    • 3.2.3. Hàm phân phối chuẩn (Normal Distribution)
    • 3.2.4. Hàm Weibull
  • 3.3. Phương pháp xây dựng miền làm việc cho phép trong MPCS theo các thông tin bất định của HTĐ
    • 3.3.1. Thuật toán xây dựng miền làm việc cho phép trong MPCS theo các thông tin bất định của HTĐ
    • 3.3.2. Phương pháp xác định số điểm cắt đường đặc tính giới hạn
  • 3.4. Xây dựng chương trình xác định vùng làm việc nguy hiểm trong MPCS cho HTĐ
    • 3.4.1. Xây dựng chương trình xác định vùng làm việc nguy hiểm
    • 3.4.2. Áp dụng tính toán cho sơ đồ IEEE 39 nút
      • a. Thông số các phần tử của hệ thống
      • b. Thông số vận hành của HTĐ
      • c. Xây dựng bộ số liệu ngẫu nhiên của các phụ tải cho sơ đồ IEEE 39 nút
      • d. Giao diện sơ đồ nguyên lý của HTĐ IEEE 39 nút
  • 3.5. Kết luận chương

• CHƯƠNG 4. ÁP DỤNG XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH GIÁM SÁT ỔN ĐỊNH CHO HTĐ 500KV VIỆT NAM THEO CÁC YẾU TỐ BẤT ĐỊNH

  • 4.1. Hiện trạng và tổng thể quy hoạch HTĐ 500kV Việt Nam đến 2025
    • 4.1.1. Hiện trạng vận hành HTĐ 500kV
    • 4.1.2. Quy hoạch HTĐ 500kV đến 2025
  • 4.2. Thông số vận hành các TBA 500kV Việt Nam
    • 4.2.1. Thực trạng Cung – Cầu điện năng
    • 4.2.2. Thu thập, xử lý số liệu và xác định qui luật ngẫu nhiên của công suất các nút phụ tải
  • 4.3. Xây dựng bộ số liệu ngẫu nhiên công suất P, Q cho các nút phụ tải tại các TBA 500kV
  • 4.4. Áp dụng để tính toán xác định vùng làm việc nguy hiểm của công suất phụ tải trong MPCS cho HTĐ 500kV Việt Nam
    • 4.4.1. Sơ đồ HTĐ
    • 4.4.2. Thông số các phần tử của hệ thống
    • 4.4.3. Chọn chế độ vận hành cơ bản
    • 4.4.4. Áp dụng để tính toán xác định vùng làm việc nguy hiểm của công suất phụ tải trong MPCS cho HTĐ 500kV Việt Nam
  • 4.5. Phân tích, đánh giá mức độ ổn định của HTĐ 500kV Việt Nam
  • 4.6. Kết luận chương

• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

  • 1. Kết luận
  • 2. Kiến nghị