Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
- Tên cơ sở đào tạo: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
1. Mục đích và đối tượng nghiên cứu của luận án
* Các mục tiêu nghiên cứu của luận án:
Luận án nghiên cứu đánh giá một số CLĐN và xem xét các giải pháp nâng cao CLĐN trong lưới phân
phối với các mục tiêu cụ thể sau:
a. Nghiên cứu xây dựng mô hình và giải bài toán tối ưu lựa chọn vị trí và công suất của các thiết bị DVR
và D-Statcom nhằm khắc phục hiện tượng sụt giảm điện áp ngắn hạn trên lưới phân phối.
b. Nghiên cứu lựa chọn vị trí tụ bù công suất phản kháng nhằm giảm tổn thất điện năng và nâng cao
CLĐN trong lưới phân phối gồm cải thiện độ lệch điện áp và cải thiện tổng mức biến dạng sóng hài, có
xét một số đặc trưng lưới phân phối điện công nghiệp của Việt Nam.
c. Nghiên cứu cấu trúc và mô phỏng so sánh tác dụng của các thiết bị DVR và D-Statcom đối với SANH
do ngắn mạch và sóng hài gây ra bởi các phụ tải phi tuyến điển hình trong lưới phân phối điện công
nghiệp của Việt Nam như lò hồ quang điện.
Trong ba mục tiêu trên đây, mục tiêu (a) là mục tiêu chính của luận án. Để có cơ sở phân tích và đề
xuất mô hình và giải bài toán (a): mục tiêu (b) và mục tiêu (c) được thực hiện, trong đó mục tiêu (c) cho cơ sở
minh họa tác dụng của các thiết bị DVR và D-Statcom giúp đề xuất phương án ứng dụng của các thiết bị này.
Mục tiêu (b) vừa có tính minh họa việc xây dựng mô hình bài toán tối ưu và công cụ giải cho mục tiêu (a),
vừa xem như một nghiên cứu ứng dụng khi xây dựng mô hình định lượng đánh giá tác dụng của sóng hài
trong lưới điện công nghiệp có lò hồ quang điện tại Việt Nam.
Các giải pháp trên đây được phân tích và đề xuất dựa trên quan điểm nâng cao CLĐN của hệ thống,
chứ không chỉ CLĐN cho riêng một nút phụ tải riêng biệt và được thực hiện bởi bên quản lý lưới phân phối
điện, mà ở Việt Nam là các công ty điện lực. Việc phân tích và đánh giá CLĐN được lồng trong mô hình bài
toán tối ưu như là bước đầu tiên của quá trình tối ưu hóa việc thực hiện giải pháp. Việc khắc phục SANH
được thực hiện dựa trên tính toán đánh giá SANH trong lưới phân phối do ngắn mạch. Việc khắc phục sóng
hài dựa trên việc mô phỏng, tính toán và đánh giá tình hình sóng hài trên lưới điện.
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án:
Đối tượng nghiên cứu của luận án là các giải pháp nâng cao CLĐN sử dụng thiết bị CPD và tụ bù công
suất phản kháng. Hiện tượng CLĐN được xem xét là SANH do ngắn mạch và biến dạng sóng hài do lò hồ
quang điện sinh ra trong lưới phân phối, có xét một số đặc thù của lưới phân phối điện của Việt Nam. Bên
cạnh đó các chỉ tiêu chất lượng vận hành như độ lệch điện áp lưới điện trong vận hành, tổn thất điện năng
trong vận hành cũng được xem xét khi xây dựng mô hình bài toán tối ưu khi ứng dụng các giải pháp. Trong
các nghiên cứu của luận án, lưới phân phối mẫu 13 nút của IEEE, lưới phân phối mẫu 16 nút được xây dựng
từ lưới mẫu 13 nút trên đây có xét những đặc điểm riêng của lưới phân phối điện Việt Nam được sử dụng làm
đối tượng minh họa cho hiệu quả của các giải pháp nâng cao CLĐN được nghiên cứu của luận án. Công cụ
giải các bài toán tối ưu nói chung, thuật toán di truyền (Genetic Algorithm - GA) cũng là đối tượng nghiên
cứu của luận án.
2. Các phương pháp nghiên cứu đã sử dụng.
Phương pháp nghiên cứu sử dụng kết hợp nhiều cách tiếp cận:
• Sử dụng phân tích tổng quan để tìm hướng phát triển của nghiên cứu
• Sử dụng các phân tích lý thuyết về bài toán tối ưu hóa và phương pháp tìm kiếm thông minh để xây dựng
các công thức và thuật toán giải.
• Kiểm chứng tính hiệu quả của các thuật toán được đề xuất thông qua kết quả tính toán.
3. Các kết quả chính và kết luận:
* Những vấn đề khoa học và kĩ thuật đã được giải quyết
- Xây dựng mô hình mô phỏng động nhằm so sánh và đánh giá tác dụng của các thiết bị DVR và DStatcom
với các vấn đề CLĐN gồm SANH do ngắn mạch và sóng hài trong lưới phân phối có xét những đặc
điểm đặc thù của Việt Nam như lưới điện 3 pha, phụ tải 3 pha đối xứng, đặc điểm phụ tải công nghiệp sản
xuất thép (phụ tải lò hồ quang điện).
- Xây dựng mô hình và giải bài toán tối ưu ứng dụng tụ bù trong lưới phân phối nhằm giảm tổn thất và
cải thiện CLĐN, có xét lưới điện có sóng hài do lò hồ quang điện sinh ra. Mô hình bài toán tính toán chế độ
xác lập ở tần số sóng hài được xây dựng để tính toán tổn thất công suất do sóng hài và tổng mức biến dạng
sóng hài nhằm phục vụ cho việc tính toán hàm mục tiêu và kiểm tra các ràng buộc của bài toán tối ưu vị trí tụ
bù trong lưới phân phối. Toàn bộ các tính toán trên cũng như sử dụng công cụ giải là thuật toán di truyền
được thực hiện trên Matlab.
- Xây dựng mô hình và giải bài toán tối ưu chọn vị trí và công suất của các thiết bị DVR và D-Statcom
để khắc phục hiện tượng SANH do ngắn mạch, trong đó việc tính toán và đánh giá các đặc trưng của SANH
(như biên độ điện áp) sử dụng mô hình toán mô tả tác dụng của các thiết bị này đề xuất. Đây được xem là
đóng góp chính của nghiên cứu trong luận án.
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Về ý nghĩa khoa học: Do chưa có nghiên cứu nào ở Việt Nam về ứng dụng thiết bị CPD để cải thiện CLĐN
đối với toàn hệ thống nên nghiên cứu này có thể xem như một trong những nghiên cứu tiên phong về lĩnh vực
này tại Việt Nam. Cái khó khiến ít nghiên cứu tiến sâu trong lĩnh vực này do thiết bị CPD là đáp ứng động,
nên thường chỉ xem xét mô hình dưới dạng các mô phỏng động. Đối với bài toán trong đó CPD là giải pháp
CLĐN thì nghiên cứu thường chỉ xét cho một phụ tải nhất định. Do đó, một hạn chế lớn của những nghiên
cứu trước đây là không xem xét những tác động hệ thống của các thiết bị CPD. Nghiên cứu này sẽ cố gắng
xây dựng mô hình toán mô tả tác dụng của thiết bị CPD trong mô hình chung của lưới điện theo hiện tượng
CLĐN tương ứng (như SANH do ngắn mạch) để từ đó xây dựng mô hình bài toán tối ưu tính toán lựa chọn vị
trí và công suất của thiết bị CPD. Bên cạnh ý nghĩa về chính trên đây đối với tác dụng của thiết bị CPD, việc
nghiên cứu hạn chế sóng hài trên lưới phân phối dưới dạng mô hình bài toán tối ưu cũng chưa được xem xét
tại Việt Nam và nghiên cứu này cũng được xem như một trong những nghiên cứu ban đầu về hạn chế tác dụng
sóng hài mang tính hệ thống. Việc lựa chọn công cụ tìm kiếm thông minh là thuật toán di truyền để giải bài
toán này cũng có giá trị tham khảo nhất định cho việc ứng dụng của công cụ này đối với các bài toán tối ưu
phi tuyến khó giải bằng các phương pháp giải tích (analytic) thông thường như các mô hình bài toán ứng dụng
giải pháp cải thiện CLĐN mang tính hệ thống.
- Về ý nghĩa thực tiễn: Vấn đề CLĐN hiện nay đang rất được quan tâm và giải pháp từ phía hệ thống
đối với các khu vực lưới phân phối tại Việt Nam hầu như chưa có. Hiện tại các đơn vị quản lý lưới phân phối
mới chủ yếu cố gắng ứng dụng tụ bù đến giảm tổn thất trên lưới điện ở tần số 50Hz, và việc ứng dụng này
thuần túy mang tính kinh nghiệm hay ứng dụng cho các lưới điện đơn giản. Ba mục tiêu được đề xuất của
luận án có thể xem là tài liệu tham khảo rất tốt cho việc triển khai các giải pháp nâng cao CLĐN và giảm tổn
thất mang tính hệ thống đối với các đơn vị quản lý lưới phân phối điện, trong đó trực tiếp nhất là những đề
xuất sử dụng tụ bù công suất phản kháng để giảm tổn thất và cải thiện chất lượng độ lệch điện áp, tổng mức
biến dạng sóng hài của lưới phân phối. Còn nhìn vào tương lai xa hơn, việc ứng dụng thiết bị CPD để nâng
cao chất lượng vận hành của lưới phân phối nói chung, nâng cao CLĐN nói riêng sẽ được thúc đẩy. Ngoài ra,
tuy mục tiêu (c) chỉ mang tính hỗ trợ cho mục tiêu nghiên cứu (a), nhưng về ý nghĩa thực tiễn thì rất cao do
luận án đã xây dựng mô hình mô phỏng động lưới phân phối có lò hồ quang điện, mô tả tốt cho thực trạng
CLĐN của lưới phân phối điện tại một số khu công nghiệp có lò hồ quang và đề xuất các giải pháp khắc phục
như sử dụng các thiết bị CPD.
Tập thể hướng dẫn Nghiên cứu sinh
GV. HƯỚNG DẪN 1 GV. HƯỚNG DẪN 2
TS. Bạch Quốc Khánh TS. Phạm Việt Phương Nguyễn Văn Minh
THÔNG TIN TÓM TẮT VỀ NHỮNG KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN TIẾN SĨ
(Thông tin đưa lên trang Web)
Tên luận án: Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng trong lưới phân
phối điện sử dụng các thiết bị D-FACTS
Ngành: Kỹ Thuật điện Mã số: 9520201
Nghiên cứu sinh: Nguyễn Văn Minh
Người hướng dẫn khoa học:
1. TS. BẠCH QUỐC KHÁNH
2. TS. PHẠM VIỆT PHƯƠNG
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
TÓM TẮT KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN
1. Xây dựng mô hình mô phỏng động nhằm so sánh và đánh giá tác dụng của các thiết bị DVR và DStatcom
với các vấn đề chất lượng điện năng gồm sụt áp ngắn hạn do ngắn mạch và sóng hài trong lưới phân
phối có xét những đặc điểm đặc thù của Việt Nam như lưới điện 3 pha, phụ tải 3 pha đối xứng, đặc điểm phụ
tải công nghiệp sản xuất thép (phụ tải lò hồ quang điện).
2. Xây dựng mô hình và giải bài toán tối ưu ứng dụng tụ bù trong lưới phân phối nhằm giảm tổn thất
và cải thiện chất lượng điện năng, có xét lưới điện có sóng hài do lò hồ quang điện sinh ra. Mô hình bài toán
tính toán chế độ xác lập ở tần số sóng hài được xây dựng để tính toán tổn thất công suất do sóng hài và tổng
mức biến dạng sóng hài nhằm phục vụ cho việc tính toán hàm mục tiêu và kiểm tra các ràng buộc của bài toán
tối ưu vị trí tụ bù trong lưới phân phối. Toàn bộ các tính toán trên cũng như việc sử dụng công cụ giải là thuật
toán di truyền được thực hiện trên Matlab.
3. Xây dựng mô hình và giải bài toán tối ưu chọn vị trí và công suất của các thiết bị DVR và DStatcom
để cải thiện sụt áp ngắn hạn do ngắn mạch, trong đó đề xuất mô hình toán mô tả tác dụng của các
thiết bị trên được đưa vào bài toán tính toán ngắn mạch lưới phân phối. Đây được xem là đóng góp chính của
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT........................................................... iv
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ ..........................................................................vii
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết............................................................................................................ 1
2. Đối tượng nghiên cứu của Luận án .......................................................................... 1
3. Các mục tiêu nghiên cứu của Luận án...................................................................... 2
4. Phương pháp thực hiện............................................................................................. 2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Luận án ............................................................. 3
6. Các đóng góp mới của Luận án ................................................................................ 4
7. Bố cục của Luận án .................................................................................................. 4
Chương 1. TỔNG QUAN CÁC BÀI TOÁN NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG
TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN...................................................................................... 6
1.1. Tổng quan về chất lượng điện năng và các giải pháp nâng cao chất lượng điện
năng trên lưới phân phối............................................................................................... 6
1.1.1. Tóm tắt về các hiện tượng chất lượng điện năng trên lưới phân phối ............... 6
1.1.2. Sụt giảm điện áp và mất điện ngắn hạn [23, 49]................................................ 7
1.1.3. Sóng hài [20, 30, 59, 79].................................................................................. 13
1.2. Tổng quan về nghiên cứu giải pháp sử dụng thiết bị CPD để nâng cao chất lượng
điện năng lưới phân phối điện .................................................................................... 17
1.2.1. Quan điểm về thực hiện giải pháp.................................................................... 17
1.2.2. Mô hình bài toán nâng cao CLĐN trên lưới phân phối sử dụng thiết bị CPD. 18
1.2.3. Tổng quan phương pháp giải ........................................................................... 22
1.3. Những vấn đề còn tồn tại..................................................................................... 26
1.3.1. Đối với các nghiên cứu trên thế giới................................................................ 26
1.3.2. Đối với các nghiên cứu trong nước.................................................................. 27
1.4. Lựa chọn hướng nghiên cứu của luận án............................................................. 27
1.5. Kết luận Chương 1............................................................................................... 28
Chương 2. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG DVR VÀ D-STATCOM NHẰM NÂNG
CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN....................................... 29
2.1. Đặt vấn đề............................................................................................................ 29
2.2. Tóm tắt cấu trúc, nguyên lý vận hành và ứng dụng của DVR ............................ 30
2.2.1. Cấu trúc cơ bản của DVR ................................................................................ 30
2.2.2. Ứng dụng và các chế độ vận hành của DVR ................................................... 31
2.2.3. Các thuật toán điều khiển áp dụng trong DVR ................................................ 35
2.3. Tóm tắt cấu trúc, vận hành D-STATCOM và ứng dụng..................................... 38
2.3.1. Nguyên lý vận hành của D-Statcom................................................................. 38
2.3.2. Ứng dụng.......................................................................................................... 39
2.3.3. Bộ nghịch lưu nguồn áp (Voltage Source Converter - VSC) và hệ thống điều
khiển ........................................................................................................................... 40
2.4. Mô phỏng so sánh tác dụng DVR và D-Statcom trong việc khắc phục sụt giảm
điện áp ngắn hạn......................................................................................................... 40
2.4.1. Mô phỏng lưới phân phối mẫu 13 nút của IEEE có DVR hay D-Statcom .... 41
2.4.2. Mô phỏng và kết quả mô phỏng....................................................................... 44
2.5. Mô phỏng so sánh tác dụng DVR và D-Statcom hạn chế sóng hài..................... 46
2.5.1. Đặt vấn đề bài toán........................................................................................... 46
2.5.2. Mô phỏng lò hồ quang ..................................................................................... 46
2.5.3. Mô phỏng lưới phân phối mẫu 13 nút có lò hồ quang và các kịch bản đặt DVR
hay D-Statcom .......................................................................................................... 47
2.5.4. Phân tích kết quả mô phỏng............................................................................. 48
2.6. Kết luận chương 2 ............................................................................................... 54
Chương 3. ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN TỐI ƯU HÓA VỊ TRÍ TỤ BÙ
NHẰM GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI PHÂN PHỐI CÓ XÉT ĐẾN SÓNG HÀI..
............................................................................................................................................. 56
3.1. Đặt vấn đề............................................................................................................ 56
3.2. Tổng quan nghiên cứu về bài toán tối ưu hóa nâng cao CLĐN lưới phân phối sử
dụng tụ bù công suất phản kháng ............................................................................... 56
3.3. Phân tích, lựa chọn phương pháp giải ................................................................. 57
3.4. Thành lập bài toán tối ưu hóa vị trí dụng tụ bù công suất phản kháng nhằm giảm
tổn thất điện năng trên lưới phân phối ứng dụng thuật toán di truyền (GA)…………58
3.4.1. Mô tả hệ thống lưới phân phối......................................................................... 58
3.4.2. Thành lập bài toán và phương pháp giải .......................................................... 59
3.4.3. Phương pháp giải tổng quát ............................................................................. 61
3.4.4. Áp dụng thuật toán di truyền để giải bài toán tối ưu hóa vị trí tụ bù CSPK .... 61
3.4.5. Kết quả đạt được .............................................................................................. 63
3.5. Thành lập bài toán tối ưu hóa vị trí tụ điện nhằm giảm tổn thất điện năng và biến
dạng sóng THD trên lưới phân phối ứng dụng thuật toán di truyền (GA) ................. 66
3.5.1. Mô tả hệ thống lưới nghiên cứu ....................................................................... 66
3.5.2. Xây dựng mô hình bài toán và phương pháp giải ............................................ 67
3.6. Kết luận Chương 3............................................................................................... 75
Chương 4. TỐI ƯU HÓA VỊ TRÍ VÀ CÔNG SUẤT CÁC THIẾT BỊ CPD NHẰM NÂNG
CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG DÙNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN (GA) .............. 76
4.1. Đặt vấn đề............................................................................................................ 76
4.2. Tổng quan bài toán cải thiện CLĐN lưới phân phối sử dụng thiết bị CPD nhằm
khắc phục sụt giảm điện áp ngắn hạn......................................................................... 76
4.2.1. Vấn đề nghiên cứu và những tồn tại ................................................................ 76
4.2.2. Hướng giải quyết của luận án .......................................................................... 78
4.3. Mô hình toán của các thiết bị CPD khắc phục sụt giảm điện áp ngắn hạn.......... 78
4.3.1. Mô hình toán của thiết bị DVR........................................................................ 79
4.3.2. Mô hình toán của thiết bị D-Stacom ................................................................ 79
4.4. Xây dựng mô hình và giải bài toán lựa chọn vị trí và công suất thiết bị DVR nhằm
khắc phục sụt giảm điện áp ngắn hạn......................................................................... 81
4.4.1. Xây dựng mô hình bài toán.............................................................................. 81
4.4.2. Phân tích kết quả .............................................................................................. 89
4.5. Xây dựng mô hình và giải bài toán lựa chọn vị trí và công suất thiết bị D-Statcom
nhằm khắc phục sụt giảm điện áp ngắn hạn ............................................................... 93
4.5.1. Xây dựng bài toán ............................................................................................ 94
4.5.2. Phân tích kết quả .............................................................................................. 98
4.6. Kết luận ............................................................................................................. 102
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................................... 104
Mã hoá hoán vị phù hợp cho các bài toán liên quan đến thứ tự. Đối với các
bài toán này, việc thao tác trên các nhiễm sắc thể chính là hoán vị các số trong
chuỗi đó làm thay đổi trình tự của nó.
Ví dụ: Trong bài toán người du lịch, để biểu diễn một cách đi của người du
lịch thì dùng một nhiễm sắc thể mà trình tự các số trong chuỗi cho biết thứ tự các
thành phố mà người du lịch đi qua.
4. Mã hoá theo giá trị
Mã hoá trực tiếp theo giá trị có thể được dùng trong các bài toán sử dụng
giá trị phức tạp như trong số thực. Trong đó, mỗi nhiễm sắc thể là một chuỗi các
giá trị. Các giá trị có thể là bất cứ cái gì liên quan đến bài toán, từ số nguyên, số
thực, kí tự cho đến các đối tượng phức tạp hơn.
Ví dụ:
Nhiễm sắc thể 1: 1.23 5.32 0.34 2.98 3.54
Nhiễm sắc thể 2: (back), (back), (right), (forward), (left)
Mã hoá theo giá trị thường dùng cho các bài toán đặc biệt. Trong cách mã
hoá này ta thường phải phát triển các toán tử đột biến và lai ghép cho phù hợp với
từng bài toán.
5. Khởi tạo quần thể ban đầu
• Quần thể là một tập hợp các cá thể có cùng một số đặc điểm nào đấy. Trong
giải thuật di truyền ta quan niệm quần thể là một tập các lời giải của một bài
toán.
• Quần thể ban đầu ảnh hưởng khá nhiều đến hiệu quả giải thuật, tuy nhiên
trong nhiều bài toán thì quần thể ban đầu thường được lựa chọn ngẫu nhiên.
Thường phụ thuộc vào kích thước chuỗi mã hóa. VD: Nếu có NST 32 bits,
thì kích thước quần thể nên cao hơn 16
• Kích thước quần thể cho biết có bao nhiêu cá thể trong một quần thể trong
mỗi thế hệ. Các nghiên cứu và các thử nghiệm đã cho thấy kích thước quần
thể không nên quá bé cũng như không quá lớn. Nếu có quá ít cá thể thì sẽ
làm giảm không gian tìm kiếm của giải thuật và dễ rơi vào các cục bộ địa
phương, như vậy sẽ dễ xảy ra trường hợp bỏ qua các lời giải tốt. Tuy nhiên
nếu có quá nhiều cá thể cũng sẽ làm cho giải thuật chạy chậm đi, ảnh hưởng
đến hiệu quả tính toán của giải thuật. Các nghiên cứu cũng đã chỉ ra không
có lợi khi tăng kích thước quần thể lên quá một giới hạn cho phép.
6. Hàm tính độ thích nghi
Hàm độ thích nghi (fitness function) là hàm đánh giá hay hàm mục tiêu thể
hiện tính thích nghi của cá thể hay độ tốt của lời giải.
7. Chọn lựa
Trong tự nhiên, quá trình chọn lọc và đấu tranh sinh tồn đã làm thay đổi các
cá thể trong quần thể. Những cá thể tốt, thích nghi được với điều kiện sống thì có
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
- Tên cơ sở đào tạo: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
1. Mục đích và đối tượng nghiên cứu của luận án
* Các mục tiêu nghiên cứu của luận án:
Luận án nghiên cứu đánh giá một số CLĐN và xem xét các giải pháp nâng cao CLĐN trong lưới phân
phối với các mục tiêu cụ thể sau:
a. Nghiên cứu xây dựng mô hình và giải bài toán tối ưu lựa chọn vị trí và công suất của các thiết bị DVR
và D-Statcom nhằm khắc phục hiện tượng sụt giảm điện áp ngắn hạn trên lưới phân phối.
b. Nghiên cứu lựa chọn vị trí tụ bù công suất phản kháng nhằm giảm tổn thất điện năng và nâng cao
CLĐN trong lưới phân phối gồm cải thiện độ lệch điện áp và cải thiện tổng mức biến dạng sóng hài, có
xét một số đặc trưng lưới phân phối điện công nghiệp của Việt Nam.
c. Nghiên cứu cấu trúc và mô phỏng so sánh tác dụng của các thiết bị DVR và D-Statcom đối với SANH
do ngắn mạch và sóng hài gây ra bởi các phụ tải phi tuyến điển hình trong lưới phân phối điện công
nghiệp của Việt Nam như lò hồ quang điện.
Trong ba mục tiêu trên đây, mục tiêu (a) là mục tiêu chính của luận án. Để có cơ sở phân tích và đề
xuất mô hình và giải bài toán (a): mục tiêu (b) và mục tiêu (c) được thực hiện, trong đó mục tiêu (c) cho cơ sở
minh họa tác dụng của các thiết bị DVR và D-Statcom giúp đề xuất phương án ứng dụng của các thiết bị này.
Mục tiêu (b) vừa có tính minh họa việc xây dựng mô hình bài toán tối ưu và công cụ giải cho mục tiêu (a),
vừa xem như một nghiên cứu ứng dụng khi xây dựng mô hình định lượng đánh giá tác dụng của sóng hài
trong lưới điện công nghiệp có lò hồ quang điện tại Việt Nam.
Các giải pháp trên đây được phân tích và đề xuất dựa trên quan điểm nâng cao CLĐN của hệ thống,
chứ không chỉ CLĐN cho riêng một nút phụ tải riêng biệt và được thực hiện bởi bên quản lý lưới phân phối
điện, mà ở Việt Nam là các công ty điện lực. Việc phân tích và đánh giá CLĐN được lồng trong mô hình bài
toán tối ưu như là bước đầu tiên của quá trình tối ưu hóa việc thực hiện giải pháp. Việc khắc phục SANH
được thực hiện dựa trên tính toán đánh giá SANH trong lưới phân phối do ngắn mạch. Việc khắc phục sóng
hài dựa trên việc mô phỏng, tính toán và đánh giá tình hình sóng hài trên lưới điện.
* Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án:
Đối tượng nghiên cứu của luận án là các giải pháp nâng cao CLĐN sử dụng thiết bị CPD và tụ bù công
suất phản kháng. Hiện tượng CLĐN được xem xét là SANH do ngắn mạch và biến dạng sóng hài do lò hồ
quang điện sinh ra trong lưới phân phối, có xét một số đặc thù của lưới phân phối điện của Việt Nam. Bên
cạnh đó các chỉ tiêu chất lượng vận hành như độ lệch điện áp lưới điện trong vận hành, tổn thất điện năng
trong vận hành cũng được xem xét khi xây dựng mô hình bài toán tối ưu khi ứng dụng các giải pháp. Trong
các nghiên cứu của luận án, lưới phân phối mẫu 13 nút của IEEE, lưới phân phối mẫu 16 nút được xây dựng
từ lưới mẫu 13 nút trên đây có xét những đặc điểm riêng của lưới phân phối điện Việt Nam được sử dụng làm
đối tượng minh họa cho hiệu quả của các giải pháp nâng cao CLĐN được nghiên cứu của luận án. Công cụ
giải các bài toán tối ưu nói chung, thuật toán di truyền (Genetic Algorithm - GA) cũng là đối tượng nghiên
cứu của luận án.
2. Các phương pháp nghiên cứu đã sử dụng.
Phương pháp nghiên cứu sử dụng kết hợp nhiều cách tiếp cận:
• Sử dụng phân tích tổng quan để tìm hướng phát triển của nghiên cứu
• Sử dụng các phân tích lý thuyết về bài toán tối ưu hóa và phương pháp tìm kiếm thông minh để xây dựng
các công thức và thuật toán giải.
• Kiểm chứng tính hiệu quả của các thuật toán được đề xuất thông qua kết quả tính toán.
3. Các kết quả chính và kết luận:
* Những vấn đề khoa học và kĩ thuật đã được giải quyết
- Xây dựng mô hình mô phỏng động nhằm so sánh và đánh giá tác dụng của các thiết bị DVR và DStatcom
với các vấn đề CLĐN gồm SANH do ngắn mạch và sóng hài trong lưới phân phối có xét những đặc
điểm đặc thù của Việt Nam như lưới điện 3 pha, phụ tải 3 pha đối xứng, đặc điểm phụ tải công nghiệp sản
xuất thép (phụ tải lò hồ quang điện).
- Xây dựng mô hình và giải bài toán tối ưu ứng dụng tụ bù trong lưới phân phối nhằm giảm tổn thất và
cải thiện CLĐN, có xét lưới điện có sóng hài do lò hồ quang điện sinh ra. Mô hình bài toán tính toán chế độ
xác lập ở tần số sóng hài được xây dựng để tính toán tổn thất công suất do sóng hài và tổng mức biến dạng
sóng hài nhằm phục vụ cho việc tính toán hàm mục tiêu và kiểm tra các ràng buộc của bài toán tối ưu vị trí tụ
bù trong lưới phân phối. Toàn bộ các tính toán trên cũng như sử dụng công cụ giải là thuật toán di truyền
được thực hiện trên Matlab.
- Xây dựng mô hình và giải bài toán tối ưu chọn vị trí và công suất của các thiết bị DVR và D-Statcom
để khắc phục hiện tượng SANH do ngắn mạch, trong đó việc tính toán và đánh giá các đặc trưng của SANH
(như biên độ điện áp) sử dụng mô hình toán mô tả tác dụng của các thiết bị này đề xuất. Đây được xem là
đóng góp chính của nghiên cứu trong luận án.
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Về ý nghĩa khoa học: Do chưa có nghiên cứu nào ở Việt Nam về ứng dụng thiết bị CPD để cải thiện CLĐN
đối với toàn hệ thống nên nghiên cứu này có thể xem như một trong những nghiên cứu tiên phong về lĩnh vực
này tại Việt Nam. Cái khó khiến ít nghiên cứu tiến sâu trong lĩnh vực này do thiết bị CPD là đáp ứng động,
nên thường chỉ xem xét mô hình dưới dạng các mô phỏng động. Đối với bài toán trong đó CPD là giải pháp
CLĐN thì nghiên cứu thường chỉ xét cho một phụ tải nhất định. Do đó, một hạn chế lớn của những nghiên
cứu trước đây là không xem xét những tác động hệ thống của các thiết bị CPD. Nghiên cứu này sẽ cố gắng
xây dựng mô hình toán mô tả tác dụng của thiết bị CPD trong mô hình chung của lưới điện theo hiện tượng
CLĐN tương ứng (như SANH do ngắn mạch) để từ đó xây dựng mô hình bài toán tối ưu tính toán lựa chọn vị
trí và công suất của thiết bị CPD. Bên cạnh ý nghĩa về chính trên đây đối với tác dụng của thiết bị CPD, việc
nghiên cứu hạn chế sóng hài trên lưới phân phối dưới dạng mô hình bài toán tối ưu cũng chưa được xem xét
tại Việt Nam và nghiên cứu này cũng được xem như một trong những nghiên cứu ban đầu về hạn chế tác dụng
sóng hài mang tính hệ thống. Việc lựa chọn công cụ tìm kiếm thông minh là thuật toán di truyền để giải bài
toán này cũng có giá trị tham khảo nhất định cho việc ứng dụng của công cụ này đối với các bài toán tối ưu
phi tuyến khó giải bằng các phương pháp giải tích (analytic) thông thường như các mô hình bài toán ứng dụng
giải pháp cải thiện CLĐN mang tính hệ thống.
- Về ý nghĩa thực tiễn: Vấn đề CLĐN hiện nay đang rất được quan tâm và giải pháp từ phía hệ thống
đối với các khu vực lưới phân phối tại Việt Nam hầu như chưa có. Hiện tại các đơn vị quản lý lưới phân phối
mới chủ yếu cố gắng ứng dụng tụ bù đến giảm tổn thất trên lưới điện ở tần số 50Hz, và việc ứng dụng này
thuần túy mang tính kinh nghiệm hay ứng dụng cho các lưới điện đơn giản. Ba mục tiêu được đề xuất của
luận án có thể xem là tài liệu tham khảo rất tốt cho việc triển khai các giải pháp nâng cao CLĐN và giảm tổn
thất mang tính hệ thống đối với các đơn vị quản lý lưới phân phối điện, trong đó trực tiếp nhất là những đề
xuất sử dụng tụ bù công suất phản kháng để giảm tổn thất và cải thiện chất lượng độ lệch điện áp, tổng mức
biến dạng sóng hài của lưới phân phối. Còn nhìn vào tương lai xa hơn, việc ứng dụng thiết bị CPD để nâng
cao chất lượng vận hành của lưới phân phối nói chung, nâng cao CLĐN nói riêng sẽ được thúc đẩy. Ngoài ra,
tuy mục tiêu (c) chỉ mang tính hỗ trợ cho mục tiêu nghiên cứu (a), nhưng về ý nghĩa thực tiễn thì rất cao do
luận án đã xây dựng mô hình mô phỏng động lưới phân phối có lò hồ quang điện, mô tả tốt cho thực trạng
CLĐN của lưới phân phối điện tại một số khu công nghiệp có lò hồ quang và đề xuất các giải pháp khắc phục
như sử dụng các thiết bị CPD.
Tập thể hướng dẫn Nghiên cứu sinh
GV. HƯỚNG DẪN 1 GV. HƯỚNG DẪN 2
TS. Bạch Quốc Khánh TS. Phạm Việt Phương Nguyễn Văn Minh
THÔNG TIN TÓM TẮT VỀ NHỮNG KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN TIẾN SĨ
(Thông tin đưa lên trang Web)
Tên luận án: Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng trong lưới phân
phối điện sử dụng các thiết bị D-FACTS
Ngành: Kỹ Thuật điện Mã số: 9520201
Nghiên cứu sinh: Nguyễn Văn Minh
Người hướng dẫn khoa học:
1. TS. BẠCH QUỐC KHÁNH
2. TS. PHẠM VIỆT PHƯƠNG
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
TÓM TẮT KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN
1. Xây dựng mô hình mô phỏng động nhằm so sánh và đánh giá tác dụng của các thiết bị DVR và DStatcom
với các vấn đề chất lượng điện năng gồm sụt áp ngắn hạn do ngắn mạch và sóng hài trong lưới phân
phối có xét những đặc điểm đặc thù của Việt Nam như lưới điện 3 pha, phụ tải 3 pha đối xứng, đặc điểm phụ
tải công nghiệp sản xuất thép (phụ tải lò hồ quang điện).
2. Xây dựng mô hình và giải bài toán tối ưu ứng dụng tụ bù trong lưới phân phối nhằm giảm tổn thất
và cải thiện chất lượng điện năng, có xét lưới điện có sóng hài do lò hồ quang điện sinh ra. Mô hình bài toán
tính toán chế độ xác lập ở tần số sóng hài được xây dựng để tính toán tổn thất công suất do sóng hài và tổng
mức biến dạng sóng hài nhằm phục vụ cho việc tính toán hàm mục tiêu và kiểm tra các ràng buộc của bài toán
tối ưu vị trí tụ bù trong lưới phân phối. Toàn bộ các tính toán trên cũng như việc sử dụng công cụ giải là thuật
toán di truyền được thực hiện trên Matlab.
3. Xây dựng mô hình và giải bài toán tối ưu chọn vị trí và công suất của các thiết bị DVR và DStatcom
để cải thiện sụt áp ngắn hạn do ngắn mạch, trong đó đề xuất mô hình toán mô tả tác dụng của các
thiết bị trên được đưa vào bài toán tính toán ngắn mạch lưới phân phối. Đây được xem là đóng góp chính của
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT........................................................... iv
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ ..........................................................................vii
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết............................................................................................................ 1
2. Đối tượng nghiên cứu của Luận án .......................................................................... 1
3. Các mục tiêu nghiên cứu của Luận án...................................................................... 2
4. Phương pháp thực hiện............................................................................................. 2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Luận án ............................................................. 3
6. Các đóng góp mới của Luận án ................................................................................ 4
7. Bố cục của Luận án .................................................................................................. 4
Chương 1. TỔNG QUAN CÁC BÀI TOÁN NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG
TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN...................................................................................... 6
1.1. Tổng quan về chất lượng điện năng và các giải pháp nâng cao chất lượng điện
năng trên lưới phân phối............................................................................................... 6
1.1.1. Tóm tắt về các hiện tượng chất lượng điện năng trên lưới phân phối ............... 6
1.1.2. Sụt giảm điện áp và mất điện ngắn hạn [23, 49]................................................ 7
1.1.3. Sóng hài [20, 30, 59, 79].................................................................................. 13
1.2. Tổng quan về nghiên cứu giải pháp sử dụng thiết bị CPD để nâng cao chất lượng
điện năng lưới phân phối điện .................................................................................... 17
1.2.1. Quan điểm về thực hiện giải pháp.................................................................... 17
1.2.2. Mô hình bài toán nâng cao CLĐN trên lưới phân phối sử dụng thiết bị CPD. 18
1.2.3. Tổng quan phương pháp giải ........................................................................... 22
1.3. Những vấn đề còn tồn tại..................................................................................... 26
1.3.1. Đối với các nghiên cứu trên thế giới................................................................ 26
1.3.2. Đối với các nghiên cứu trong nước.................................................................. 27
1.4. Lựa chọn hướng nghiên cứu của luận án............................................................. 27
1.5. Kết luận Chương 1............................................................................................... 28
Chương 2. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG DVR VÀ D-STATCOM NHẰM NÂNG
CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN....................................... 29
2.1. Đặt vấn đề............................................................................................................ 29
2.2. Tóm tắt cấu trúc, nguyên lý vận hành và ứng dụng của DVR ............................ 30
2.2.1. Cấu trúc cơ bản của DVR ................................................................................ 30
2.2.2. Ứng dụng và các chế độ vận hành của DVR ................................................... 31
2.2.3. Các thuật toán điều khiển áp dụng trong DVR ................................................ 35
2.3. Tóm tắt cấu trúc, vận hành D-STATCOM và ứng dụng..................................... 38
2.3.1. Nguyên lý vận hành của D-Statcom................................................................. 38
2.3.2. Ứng dụng.......................................................................................................... 39
2.3.3. Bộ nghịch lưu nguồn áp (Voltage Source Converter - VSC) và hệ thống điều
khiển ........................................................................................................................... 40
2.4. Mô phỏng so sánh tác dụng DVR và D-Statcom trong việc khắc phục sụt giảm
điện áp ngắn hạn......................................................................................................... 40
2.4.1. Mô phỏng lưới phân phối mẫu 13 nút của IEEE có DVR hay D-Statcom .... 41
2.4.2. Mô phỏng và kết quả mô phỏng....................................................................... 44
2.5. Mô phỏng so sánh tác dụng DVR và D-Statcom hạn chế sóng hài..................... 46
2.5.1. Đặt vấn đề bài toán........................................................................................... 46
2.5.2. Mô phỏng lò hồ quang ..................................................................................... 46
2.5.3. Mô phỏng lưới phân phối mẫu 13 nút có lò hồ quang và các kịch bản đặt DVR
hay D-Statcom .......................................................................................................... 47
2.5.4. Phân tích kết quả mô phỏng............................................................................. 48
2.6. Kết luận chương 2 ............................................................................................... 54
Chương 3. ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN TỐI ƯU HÓA VỊ TRÍ TỤ BÙ
NHẰM GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI PHÂN PHỐI CÓ XÉT ĐẾN SÓNG HÀI..
............................................................................................................................................. 56
3.1. Đặt vấn đề............................................................................................................ 56
3.2. Tổng quan nghiên cứu về bài toán tối ưu hóa nâng cao CLĐN lưới phân phối sử
dụng tụ bù công suất phản kháng ............................................................................... 56
3.3. Phân tích, lựa chọn phương pháp giải ................................................................. 57
3.4. Thành lập bài toán tối ưu hóa vị trí dụng tụ bù công suất phản kháng nhằm giảm
tổn thất điện năng trên lưới phân phối ứng dụng thuật toán di truyền (GA)…………58
3.4.1. Mô tả hệ thống lưới phân phối......................................................................... 58
3.4.2. Thành lập bài toán và phương pháp giải .......................................................... 59
3.4.3. Phương pháp giải tổng quát ............................................................................. 61
3.4.4. Áp dụng thuật toán di truyền để giải bài toán tối ưu hóa vị trí tụ bù CSPK .... 61
3.4.5. Kết quả đạt được .............................................................................................. 63
3.5. Thành lập bài toán tối ưu hóa vị trí tụ điện nhằm giảm tổn thất điện năng và biến
dạng sóng THD trên lưới phân phối ứng dụng thuật toán di truyền (GA) ................. 66
3.5.1. Mô tả hệ thống lưới nghiên cứu ....................................................................... 66
3.5.2. Xây dựng mô hình bài toán và phương pháp giải ............................................ 67
3.6. Kết luận Chương 3............................................................................................... 75
Chương 4. TỐI ƯU HÓA VỊ TRÍ VÀ CÔNG SUẤT CÁC THIẾT BỊ CPD NHẰM NÂNG
CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG DÙNG GIẢI THUẬT DI TRUYỀN (GA) .............. 76
4.1. Đặt vấn đề............................................................................................................ 76
4.2. Tổng quan bài toán cải thiện CLĐN lưới phân phối sử dụng thiết bị CPD nhằm
khắc phục sụt giảm điện áp ngắn hạn......................................................................... 76
4.2.1. Vấn đề nghiên cứu và những tồn tại ................................................................ 76
4.2.2. Hướng giải quyết của luận án .......................................................................... 78
4.3. Mô hình toán của các thiết bị CPD khắc phục sụt giảm điện áp ngắn hạn.......... 78
4.3.1. Mô hình toán của thiết bị DVR........................................................................ 79
4.3.2. Mô hình toán của thiết bị D-Stacom ................................................................ 79
4.4. Xây dựng mô hình và giải bài toán lựa chọn vị trí và công suất thiết bị DVR nhằm
khắc phục sụt giảm điện áp ngắn hạn......................................................................... 81
4.4.1. Xây dựng mô hình bài toán.............................................................................. 81
4.4.2. Phân tích kết quả .............................................................................................. 89
4.5. Xây dựng mô hình và giải bài toán lựa chọn vị trí và công suất thiết bị D-Statcom
nhằm khắc phục sụt giảm điện áp ngắn hạn ............................................................... 93
4.5.1. Xây dựng bài toán ............................................................................................ 94
4.5.2. Phân tích kết quả .............................................................................................. 98
4.6. Kết luận ............................................................................................................. 102
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................................... 104
Mã hoá hoán vị phù hợp cho các bài toán liên quan đến thứ tự. Đối với các
bài toán này, việc thao tác trên các nhiễm sắc thể chính là hoán vị các số trong
chuỗi đó làm thay đổi trình tự của nó.
Ví dụ: Trong bài toán người du lịch, để biểu diễn một cách đi của người du
lịch thì dùng một nhiễm sắc thể mà trình tự các số trong chuỗi cho biết thứ tự các
thành phố mà người du lịch đi qua.
4. Mã hoá theo giá trị
Mã hoá trực tiếp theo giá trị có thể được dùng trong các bài toán sử dụng
giá trị phức tạp như trong số thực. Trong đó, mỗi nhiễm sắc thể là một chuỗi các
giá trị. Các giá trị có thể là bất cứ cái gì liên quan đến bài toán, từ số nguyên, số
thực, kí tự cho đến các đối tượng phức tạp hơn.
Ví dụ:
Nhiễm sắc thể 1: 1.23 5.32 0.34 2.98 3.54
Nhiễm sắc thể 2: (back), (back), (right), (forward), (left)
Mã hoá theo giá trị thường dùng cho các bài toán đặc biệt. Trong cách mã
hoá này ta thường phải phát triển các toán tử đột biến và lai ghép cho phù hợp với
từng bài toán.
5. Khởi tạo quần thể ban đầu
• Quần thể là một tập hợp các cá thể có cùng một số đặc điểm nào đấy. Trong
giải thuật di truyền ta quan niệm quần thể là một tập các lời giải của một bài
toán.
• Quần thể ban đầu ảnh hưởng khá nhiều đến hiệu quả giải thuật, tuy nhiên
trong nhiều bài toán thì quần thể ban đầu thường được lựa chọn ngẫu nhiên.
Thường phụ thuộc vào kích thước chuỗi mã hóa. VD: Nếu có NST 32 bits,
thì kích thước quần thể nên cao hơn 16
• Kích thước quần thể cho biết có bao nhiêu cá thể trong một quần thể trong
mỗi thế hệ. Các nghiên cứu và các thử nghiệm đã cho thấy kích thước quần
thể không nên quá bé cũng như không quá lớn. Nếu có quá ít cá thể thì sẽ
làm giảm không gian tìm kiếm của giải thuật và dễ rơi vào các cục bộ địa
phương, như vậy sẽ dễ xảy ra trường hợp bỏ qua các lời giải tốt. Tuy nhiên
nếu có quá nhiều cá thể cũng sẽ làm cho giải thuật chạy chậm đi, ảnh hưởng
đến hiệu quả tính toán của giải thuật. Các nghiên cứu cũng đã chỉ ra không
có lợi khi tăng kích thước quần thể lên quá một giới hạn cho phép.
6. Hàm tính độ thích nghi
Hàm độ thích nghi (fitness function) là hàm đánh giá hay hàm mục tiêu thể
hiện tính thích nghi của cá thể hay độ tốt của lời giải.
7. Chọn lựa
Trong tự nhiên, quá trình chọn lọc và đấu tranh sinh tồn đã làm thay đổi các
cá thể trong quần thể. Những cá thể tốt, thích nghi được với điều kiện sống thì có
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links