Tính toán vị trí và dung lượng bù tối ưu trong lưới điện trung áp xét đến tính ngẫu nhiên của phụ tải

Nghiên cứu này giới thiệu phương pháp tính toán vị trí và dung lượng bù tối ưu của tụ điện xét đến tính ngẫu nhiên của phụ tải và thông số tiêu chuẩn của thiết bị bù trong lưới điện phân phối (LĐPP). Hàm mục tiêu cực tiểu tổn thất điện năng trong khoảng thời gian xét được đề xuất với các ràng buộc đảm bảo yêu cầu vận hành của LĐPP như giới hạn điện điện áp nút, giới hạn công suất truyền tải của đường dây và ràng buộc cân bằng công suất nút.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tính toán vị trí và dung lượng bù tối ưu trong lưới điện trung áp xét đến tính ngẫu nhiên của phụ tảiISSN: 1859-2171TNU Journal of Science and Technology195(02): 55 - 60TÍNH TOÁN VỊ TRÍ VÀ DUNG LƯỢNG BÙ TỐI ƯU TRONG LƯỚI ĐIỆNTRUNG ÁP XÉT ĐẾN TÍNH NGẪU NHIÊN CỦA PHỤ TẢIVũ Văn Thắng*1, Nguyễn Văn Viên2, Triệu Đức Tụng21Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên,2Công ty Điện lực Bắc KạnTÓM TẮTNghiên cứu này giới thiệu phương pháp tính toán vị trí và dung lượng bù tối ưu của tụ điện xét đếntính ngẫu nhiên của phụ tải và thông số tiêu chuẩn của thiết bị bù trong lưới điện phân phối(LĐPP). Hàm mục tiêu cực tiểu tổn thất điện năng trong khoảng thời gian xét được đề xuất với cácràng buộc đảm bảo yêu cầu vận hành của LĐPP như giới hạn điện điện áp nút, giới hạn công suấttruyền tải của đường dây và ràng buộc cân bằng công suất nút. Chương trình tính toán được lậpbằng ngôn ngữ lập trình the general algebraic modeling system (GAMS) và tính toán kiểm tra trênLĐPP qui mô lớn. Kết quả tính toán được so sánh với phương pháp tính toán bù theo tải xác địnhđể đánh giá hiệu quả của mô hình đề xuất.Từ khóa: Tối ưu, Tụ điện, Tổn thất điện năng, Tải ngẫu nhiên, LĐPP, GAMSNgày nhận bài: 10/01/2019; Ngày hoàn thiện: 26/02/2019; Ngày duyệt đăng: 28/02/2019OPTIMAL ALLOCATION AND SIZING OF CAPACITORS IN DISTRIBUTIONSYSTEM CONSIDERING STOCHASTIC LOADSVu Van Thang*1, Nguyen Van Vien2, Trieu Duc Tung21University of Technology (TNUT) – TNU,2Power Company Bac KanABSTRACTIn this research, a model selecting optimal allocation and sizing of capacitors in medium voltagedistribution system is proposed which considers the stochastic loads and the standard capacitiesbeing discrete values of capacitors. The model includes objective function that is electrical energyloss minimizing during calculation period and constrains to guarantee operation of distributionsystem as bus power balance contrains, bus voltage limit, and capacity limit of feeders.Thecalculation is programmed by GAMS programming language and tested on large scale mediumvoltage distribution system. The calculation rerults by proposed model are compared with methodswhich utilize fix loads to evaluate effect of proposed method.Keyword: Optimization, Capacitor, Electrical energy loss, Stochastic load, Distribution system, GAMSReceived: 10/01/2019; Revised: 26/02/2019; Approved: 28/02/2019* Corresponding author: Tel: 0915 176569, Email: thangvvhtd@tnut.edu.vnhttp://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn55Vũ Văn Thắng và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTNGIỚI THIỆUTổn thất công suất, tổn thất điện năng và tổnthất điện áp trong LĐPP thường rất lớn dođiện áp vận hành nhỏ, tổng trở đường dây lớn,mật độ phụ tải cao và ít thiết bị điều chỉnhđiện áp. Vì vậy, việc nghiên cứu các giải phápgiảm tổn thất, nâng cao hiệu quả của LĐPP đãđược thực hiện từ rất sớm. Trong đó, bù côngsuất phản kháng (CSPK) bằng tụ điện là giảipháp đã được sử dụng phổ biến bởi chi phíđầu tư rẻ, suất tiêu hao điện năng nhỏ, khôngbị hạn chế vị trí lắp đặt đồng thời giảm tổnthất và trì hoãn nâng cấp hệ thống [1].Nhiều công nghệ chế tạo tụ điện với tuổi thọngày càng cao, tổn thất nhỏ và chi phí ngàycàng rẻ đã được giới thiệu và nghiên cứu sửdụng trong LĐPP nhằm nâng cao hiệu quảkinh tế cũng như cải thiện tổn thất và nângcao điện áp của lưới [2] [3]. Tụ điện có thểvận hành với công suất cố định, chi phí đầu tưrẻ nhưng hiệu quả bù thấp do không đáp ứngđược tất cả các trạng thái vận hành, đặc biệtkhi phụ tải thay đổi lớn. Khắc phục nhượcđiểm trên, các bộ bù CSPK được vận hànhvới công suất thay đổi đã được giới thiệu. Bùcó cấp được sử dụng trong lưới điện hạ áp dochi phí cho thiết bị đóng cắt nhỏ. Bù vô cấp(Static VAR Compensator - SVC) có hiệu quảbù lớn nhất do đáp ứng được mọi trạng tháivận hành của lưới tuy nhiên chi phí đầu tư củaSVC rất lớn nên khó cạnh tranh trong thựctiễn. Vì vậy, trong LĐPP trung áp thường sửdụng thiết bị bù có công suất cố định.Nhiều mô hình tính toán vị trí và dung lượngbù của tụ điện đã được giới thiệu. Phổ biếnnhất hiện nay là mô hình dựa vào công suấttác dụng (CSTD) và nâng cao hệ số công suấtcos hoặc cực tiểu chi phí ở chế độ phụ tảicực đại [1] [3]. Các mô hình trên không xétđến các ràng buộc vận hành của lưới nên cóthể không đảm bảo cho LĐPP làm việc. Hàmmục tiêu cực tiểu chi phí tổn thất và đầu tư tụđiện được giới thiệu trong các nghiên cứu [4][6]. Tuy vậy, tổn thất trong LĐPP có giá trịlớn và yêu cầu về độ lệch điện áp cao nên56195(02): 55 - 60hàm mục tiêu cực tiểu tổn thất công suất hoặctổn thất điện năng cũng được sử dụng rộng rãinhư trong các nghiên cứu [7] [8]. Các ràngbuộc độ lệch điện áp nút, giới hạn công suấtcủa các đường dây và công suất bù trong chếđộ phụ tải cực đại được đề xuất để đảm bảoyêu cầu vận hành của lưới. Tuy nhiên, thayđổi của phụ tải đã không được xem xét trongcác nghiên cứu trên đồng thời công suất củatụ bù đư ...