Embed Size (px)
Citation preview
Trân Phương Nam, Đinh Thanh Viêt, La Văn Út, Trân Tân Vinh 24
THIẾT KẾ WEBSITE GIÁM SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP
THỊ TRƯỜNG ĐIỆN
WEBSITE DESIGN FOR VOLTAGE STABILITY MONITORING AND ASSESSMENT
IN REAL-TIME POWER MARKET
Trần Phương Nam1, Đinh Thành Viêt2, La Văn Út3, Trần Tấn Vinh4 1Trường CĐ Công nghiệp Huế; Email: [email protected] 2Trường ĐH Bach khoa Đà Nẵng; Email: [email protected] 3Trường ĐH Bach khoa Hà Nội; Email: [email protected]
4Trường CĐ Công nghệ thông tin Đà Nẵng; Email: [email protected]
Tom tăt -Trong vai thâp niên gân đây, viêc vân hanh hê thông điên theo cơ chê thị trường điên đươc nhiêu quôc gia trên thê giơi quan tâm nghiên cưu va ap dung. Tai Viêt Nam, bắt đâu tư ngay 1/7/2012 thị trường điên canh tranh nguôn phat đa chinh thưc vân hanh, mơ ra môt cơ chê mơi trong vân hanh va kinh doanh cua nganh điên. Viêc đanh gia va điêu chỉnh điên ap trong thị trường điên thời gian thưc vưa đam tinh an toan cho hê thông điên vưa nâng cao hiêu qua hoat đông thị trường điên. Cac website thị trường điên thường co nhiêu thông tin vê thị trường điên, nhưng co rât it cac thông tin vê vân đê kỹ thuât liên quan đên hê thông điên trong điêu kiên thị trường điên. Do đo, bai bao nay nghiên cưu thiêt kê website đanh gia ổn định điên ap thị trường điên thời gian thưc. Website nay đươc vân hanh bơi sư kêt hơp giưa hê thông SCADA/EMS cua hê thông điên va hê thông vân hanh thị trường điên. Đông thời, website nay đươc thiêt kê băng ngôn ngư lâp trinh ASP.net
Tư khoa -Ổn định điên ap; thị trường điên; hê thông điên; SCADA/EMS;ASP.net;website
Abstract- In recent decades, the operation of power systems in the power market model has been researched and applied by many countries in the world. In Vietnam, starting on July 1st, 2012 competitive source power market has been operation, opening a new model in operation and business of the electricity sector. Voltage assessment and regulation in real-time power market ensures safety of the power system as well as improves efficiency of power market. In the power market website, there are many market information, but there are little information of technical information of power market. Therefore, this paper studies website design for voltage stability monitoring and assessment in real-time power market. This website is operated combination SCADA/EMS system and power market operating system. At the same time, this website is designed ASP.net language.
Key words -Voltage stability; power market; power system; SCADA/EMS; ASP.net; website
1. Đặt vấn đề
Hiên nay, hê thông cơ sơ ha tâng công nghê thông tin
(CNTT) phuc vu vân hanh thi trương điên (TTĐ) đươc
nhiêu quôc gia trên thê giơi quan tâm nghiên cưu va tưng
bươc hoan thiên. Tai Viêt Nam, hê thông cơ sơ ha tâng
CNTT phuc vu vân hanh TTĐ đa đươc EVN xây dưng va
tiên hanh lắp đăt theo đung thiêt kê tai Trung tâm Điêu
đô hê thông điên quôc (HTĐ) gia, Công ty mua ban điên
và các nha may điên tham gia thi TTĐ. Tât ca đa hoan
thanh qua trinh thư nghiêm va đi vao vân hanh chinh thưc
tư ngay 1/7/2012. Hoan thiên cơ sơ ha tâng phai đươc bao
gôm đông bô ca phân cưng va phân mêm cua hê thông
CNTT. Măc du cac phân mêm phuc vu trong TTĐ thương
chưa nhiêu thông tin vê cac giao dich trong TTĐ, nhưng
cac thông tin vê kỹ thuât trong cac phân mêm nay thương
rât han chê [1].
Vân đê phân tich va đanh gia ôn đinh điên ap
(ÔĐĐA)hê thông điên (HTĐ) trong TTĐ đa đươc môt sô
công trinh trên thê giơi nghiên cưu va công bô.Môt
phương phap mơi SBC-OPF vơi mang nơron đươc sư
dung phan anh cho ranh giơi an toan cua HTĐ, kêt qua se
hô trơ bai toan OPF (optimal power flow) co nhưng lơi
giai kha thi, va co rang buôc tôt hơn so vơi bai toan OPF
truyên thông [5]. Môt nghiên cưukhac dưa trên tôi ưu bây
đan PSO kêt hơp vơi mang nơron ANN, chưc năng tim
kiêm cua PSO se hô trơ cho qua trinh tinh toan cua mang
nơron ANN tao ra môt công cu phi tuyên nhăm đanh gia
ôn đinh đông trong HTĐ trong cơ chê TTĐ [6]. Môt
phương phap kêt hơp giưa phương phap Fuzzy c-means
(FCM) va mang nơron ANN đê ap dung cho cac nha cung
câp trong viêc theo dõi qua trinh cung câp điên năng,
phương phap nay đam bao se cung câp cac hơp đông điên
năng đam bao chât lương điên ap cho khach hang TTĐ
bán lẻ [7].
Măt khac, vân đê thiêt kê Website liên quan đên giam
sat, phân tich va đanh gia cac chi tiêu HTĐ trong cơ chê
TTĐ cũng đươc nhiêu công trinh trên thê giơi nghiên
cưu.Website PowerWeb đươc đê xuât đê mô phong cac
giao dich trên TTĐ [8].Trong môt nghiên cưu khac, môt
Website đươc xây dưng vơi chưc năng trao đôi thêm cac
thông tin vê truyên tai, nghen mach trong qua trinh vân
hanh TTĐ [9].Ngoai ra, môt nghiên cưu đê kêt hơp giưa
JAVA va MATLAB đê xây dưng môt Website đê mô
phong trung tâm giao dich TTĐ kha năng tinh toan phân
tich HTĐ [10].
Trên cơ sơ nhưng phân tich trên, vân đê đăt ra cân
phai hoan thiên hơn nưa cac phân mêm phuc vu vân hanh
TTĐ, bên canh cac thông mang tinh kinh tê vê giao dich
cân phai lông ghép thêm cac thông tin vê kỹ thuât cua vân
hanh HTĐ. Bai bao nay se tâp trung nghiên cưu thiêt kê
Website giam sat va đanh gia ÔĐĐA TTĐ. Website nay
vân hanh dưa trên cơ sơ ha tâng CNTT cua TTĐ.
25 KỶ YẾU HỘI THẢO KHOA HỌC CITA 2014 “CNTT VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÁC LĨNH VỰC”
2. Tổng quan hệ thông SCADA/EMS của hệ thông
điện Việt Nam [1]
Hình 1: Cấu truc kết nôi hệ thông SCADA/EMS với hệ thông vân hành thị trường điện tại Việt Nam
Khi hê thông CNTT phuc vu TTĐ đươc xây dưng, câu
truc đinh hương cua hê thông SCADA/EMS (Supervisory
Control And Data Acquisition - Hê thông giam sat, điêu
khiên va thu thâp dư liêu) phai đam bao đap ưng viêc trao
đôi thông tin giưa hai hê thông ma không cân phai xây
dưng lai hê thông SCADA/EMS. Dưa trên nhưng yêu câu
vê trach nhiêm vân hanh va yêu câu vê viêc trao đôi thông
tin giưa cac hê thông, câu truc đinh hương cua hê thông
SCADA/EMS phân câp mơi se bao gôm:
- Môt hê thông SCADA/EMS thông nhât cho toan
điêu đô quôc gia (ca bôn trung tâm điêu đô miên). Trong
đo cac thanh phân cua hê thông SCADA/EMS nay se thưc
hiên cac chưc năng khac nhau theo phân câp điêu đô.
- Tai Trung tâm Điêu đô hê thông điên Quôc gia (A0)
hê thông SCADA/EMS thưc hiên chưc năng ơ mưc cao
nhât theo phân câp. Hê thông SCADA/EMS cân co câu
truc mơ cho phép cung câp thông tin cho hê thông điêu
hanh TTĐ trong tương lai đông thơi cho phép nhân lai cac
thông tin tư hê thông TTĐ.
- Tai cac trung tâm điêu đô hê thông điên miên hê
thông SCADA/EMS thưc hiên toan bô viêc thu thâp
dưliêu va điêu khiên giam sat sau đo truyên dư liêu vê
Trung tâm điêu đô hê thông điên Quôc gia nơi thưc hiên
cac chương trinh ưng dung chinh. Cac ưng dung EMS se
đươc chay hoan toan tai Trung tâm điêu đô HTĐ Quôc
gia nhưng co kêt qua co thê đươc sư dung tai Trung tâm
điêu đô hê thông điên Quôc gia hoăc cac trung tâm điêu
đô HTĐ miên.
3. Kết nôi hệ thông SCADA/EMS với hệ thông vận
hành thị trường điện
3.1. Cấu trúc kết nối hê thống SCADA/EMS với hê
thống vận hành thị trường điên tại Viêt Nam [2]
Câu truc đinh hương cua hê thông SCADA/EMS phân
câp đinh hương (đơn vi vân hanh hê thông điên-SO) va hê
thông quan ly TTĐ (đơn vi vân hanh thi trương điên-MO)
đươc mô ta như hinh 1. Theo câu truc đo hê thông SO
đươc kêt nôi trưc tiêp vơi hê thông MO, trong đo hê thông
SCADA/EMS chu yêu tâp trung vao nhiêm vu thu thâp,
giam sat va điêu khiên HTĐ. Trong khi hê thông MO có
nhiêm vu chinh la quan ly vân hanh viêc mua ban năng
lương giưa cac thanh viên tham gia TTĐ.
3.2. Cấu trúc cơ sở hạ tầng công nghê thông tin phục vụ
vận hành và giám sát hoạt động của Thị trường phát
điên cạnh tranh Viêt Nam [1]
Hinh 2 cho thây cơ sơ ha tâng CNTT phuc vu vân
hanh va giam sat hoat đông cua Thi trương phat điên canh
tranh Viêt Nam bao gôm 15 hê thông CNTT con, môi hê
thông con gôm cac trang thiêt bi phân cưng va phân mêm,
đươc liên kêt vơi nhau thông qua viêc kêt nôi trưc tiêp
hoăc qua cac giao thưc kêt nôi thông tin mêm, nhăm đam
bao cac hoat đông vân hanh, giao dich trong thi trương
phat điên canh tranh cua cac đơn vi tham gia TTĐ.
Trân Phương Nam, Đinh Thanh Viêt, La Văn Út, Trân Tân Vinh 26
Hình 2:Sơ đô cấu truc tông thể cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin thị trường phat điện cạnh tranh Việt Nam
4. Ổn định điện áp trong thị trường điện
4.1. Chào giá và đấu giá trong thị trường điên
Trong TTĐ ngay tơi, cac đơn vi phat điên phai nôp
cac ban chao gia điên năng. Ban chao gia se thê hiên cac
đương cung va đương câu cua đơn vi cung câp điên va
đơn vi tiêu thu điên [3], [4], [11]. Ban chao gia đươc biêu
diên băng cac mưc theo công suât vơi gia điên năng như
hinh 3, trong đo truc hoanh la công suât va truc tung la gia
Hình 3: Đường cong Q-V
4.2. Phần bố tối ưu công suất trong thị trường điên
Sau khi SO co đươc cac ban chao theo cac mưc gia tư
cac GenCo như đa trinh bay ơ trên, cac ban chao co thê
đươc xâp xi thanh cac ham bâc 2 hoăc bâc cao hơn cua
công suât phat vơi gia điên năng. Cac ham nay đươc xem
như thê hiên chi phi san xuât cua cac may phat trong TTĐ
ngay tơi hoăc giơ tơi: 2
GiiGiiiGi PcPbaC (1.16)
2
GiiGiiiGi PcPbaC (1)
Ham phuc lơi xa hôi ơ trên trơ thanh tông chi phi cung
câp điên, vơi gia tri cua nhu câu la đương thẳng vuông
goc vơi truc MW co gia tri la tông công suât nhu câu [3],
[4], [11], ham muc tiêu trơ thanh: Kêt qua cua qua trinh phân bô tôi ưu công suât, công
suât tac dung va phan khang tai cac nut [12]:
)cos(1
jiijijj
n
j
ii YVVP
(3)
n
j
jiijijjii YVVQ1
)sin(
(4)
4.3. Đánh giá ổn định điên áp bằng chỉ số độ nhạy Q-V
Hình4: Đường cong Q-V
Trong đanh gia ÔĐĐA thơi gian thưc, phương phap
đanh gia băng chi sô đô nhay Q-V thương đươc nghiên
cưu ap dung. Tai môi thơi điêm vân hanh chung ta co thê
giư CSTD không thay đôi va đanh gia ÔĐĐA băng cach
khao sat môi quan hê giưa đô thay đôi cua CSPK (Q) và
điên ap (V) tai cac nut trong hê thông.
Khai triên cac phương trinh (3) va (4) thanh chuôi
Taylor co chưa cac đao ham riêng bâc nhât va bo qua cac
thanh phân co chưa cac đao ham riêng bâc cao ta co hê
phương trinh tuyên tinh (5).
90 G1 G2
G1
70 G1
50 G2
30 G1
G1
10 G2
0 1 2 3 4 5 6 7 8
27 KỶ YẾU HỘI THẢO KHOA HỌC CITA 2014 “CNTT VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÁC LĨNH VỰC”
VJJ
JJ
Q
P
QVQ
PVP
(5)
Trong đo:
P: vectơ đô thay đôi công suât tac dung tai cac
nút
Q: vectơ đô thay đôi công suât phan khang tai
các nút
θ: vectơ đô thay đôi goc pha tai cac nut
V: vectơ đô thay đôi điên ap tai cac nut
Khi giư P không đôi va xét môi liên hê giưa Q và V
cac phương trinh tuyên tinh se đươc viêt lai [12]:
QJV R 1 (6)
Trong đo:
1
R QV Q P PVJ J J J J (7)
Cuôi cung ma trân JR-1 đươc viêt lai [12]:
Q
VJ R
1 (8)
Cac phân tư đương chéo cua JR-1 la đô nhay V-Q tai
cac nut, cũng chinh la thê hiên đô dôc cua đương cong Q-
V tai điêm vân hanh cho trươc. Đô nhay V-Q dương thê
hiên cho trang thai vân hanh ôn đinh, gia tri đô nhay V-Q
cang nho thi hê thông cang ôn đinh va ngươc lai.
5. Thiết kế Website giám sát và đánh giá ổn định điện
áp thị trường điện
5.1. Giới thiêu mô hinh Web Client/Server
Mô hinh Client/Server ưng dung vao Web đươc goi la
mô hinh Web Client/Server. Giao thưc chuẩn đươc sư
dung giao tiêp giưa Web Server va Web Client la HTTP
(HyperText Transfer Protocol).
Web Client (Web Browser): Cac trinh duyêt co vai trò
như Client trong mô hinh Client/Server, khi cân xem môt
trang Web cu thê nao thi trinh duyêt Web se gưi yêu câu
lên cho Web Server đê lây nôi dung trang Web đo.
Web Server: Khi nhân đươc yêu câu tư môt
Client/Server, Web Server se tra vê nôi dung file cho trinh
duyêt Web Server cho phép chuyên giao dư liêu bao gôm
văn ban, đô hoa, âm thanh, video tơi ngươi sư dung.
Ngươi sư dung chi cân trinh duyêt xét Web đê liên kêt cac
may chu qua mang IP nôi bô yêu câu cua ngươi sư dung
đươc đap ưng băng cach nhân chuôt vao cac chu đê hoăc
minh hoa mâu theo khuôn dang HTML. Nhưng trang dư
liêu theo yêu câu se đươc goi xuông tư may chu nao đo
theo giao thưc HTTP rôi hiên thi lên may ca nhân.
5.2. Thiết kế Website
Hê thông CNTT trong thi trương điên cua Viêt Nam
va cac quôc gia trên thê giơi đêu đươc nâng câp va vân
hanh đông bô băng mang WAN nôi bô. Câu truc thông tin
trong Website giam sat va đanh gia ÔĐĐA TTĐđươc đê
xuât vơi cac Server may chu đăt tai cac trung tâm điêu đô
va cac may Client đăt tai cac đơn vi thanh viên trong
TTĐ. Cac thông tin vê công suât tac dung, công suât phan
khang va điên ap tai cac nut đươc lây tư hê
SCADA/EMS, cac thông tin vê cac ban chao gia cua cac
GenCo đươc lây tư hê thông chao gia. Cac phân mêm
SCADA/EMS đươc ap dung đê đanh gia va lây kêt qua
ÔĐĐA TTĐ thơi gian thưc, kêt qua đươc lưu tai trung
tâm dư liêu.Website se truy câp cac dư liêu co liên quan
đên ôn đinh điên ap băng cach truy xuât dư liêu tư trung
tâm dư liêu.Viêc giao tiêp, hiên thi va công bô đươc thưc
hiên thông qua Website.Ngôn ngư ASP.NET đươc sư
dung đê thiêt kê Website. Câu truc tô chưc cua Website
bao gôm 1 trang chu Index va 4 trang chinh vê giơi thiêu
Website, hương dân sư dung Website, thông kê dư liêu
thu thâp va đanh gia ÔĐĐA (hinh 5).
Hình 5: Cấu truc tô chức của Website giam sat và đanh gia
ÔĐĐA TTĐ
- Trang chu: Đăng nhâp theo cac account đươc phân
quyên, nêu qua trinh đăng nhâp thanh công trong trang
chu se xuât hiên 4 trang chinh la trang chinh giơi thiêu,
trang chinh hương dân, trang chinh dư liêu thu thâp va
trang chinh ÔĐĐA.
- Trang giơi thiêu: Co chưc năng cung câp cac thông
tin co liên quan vê HTĐ va TTĐ, cũng như giơi thiêu
chung vê Website.
- Trang dư liêu thu thâp (hinh 6): Co chưc năng thu
thâp va hiên thi cơ sơ dư liêu qua khư va hiên tai vê thông
tin kỹ thuât tai cac nut HTĐ (Pg, Qg, Pd, Qd, V) và thông
tin cac ban chao gia cua cac GenCo (Gia).
Hình 6: Trang dữ liệu thu thâp
- Trang ôn đinh điên ap (hinh 7): Đây la trang co
nhưng thông tin quan trong như hiên thi gia tri đô nhay V-
Q nhăm giam sat, đanh gia ÔĐĐA. Đông thơi cac canh
bao vê cac nut yêu điên ap se đươc thiêt lâp. Thông tin
đươc hiên thi dươi biêu đô hoăc dang bang nhắm giup cho
ngươi sư dung thuân tiên trong qua trinh giam sát.
Index.htm
GioiThieu.htm
HuongDan.htm
DuLieuThuThap.htm
OnDinhDienAp.htm
Trân Phương Nam, Đinh Thanh Viêt, La Văn Út, Trân Tân Vinh 28
Hình 7: Trang ôn định điện ap
- Trang hương dân: Co chưc năng cung câp cac thông
tin co liên quan vê hương dân sư dung Website trong
giam sat, đanh gia ÔĐĐA TTĐ.
6. Kết luận
Hiên nay, câu truc cơ sơ ha tâng CNTT phuc vu vân
hanh va giam sat hoat đông cua TTĐ đa va đang đươc
nhiêu quôc gia trên thê giơi cũng như Viêt Nam quan tâm
phat triên. Co sơ ha tâng CNTT phuc vu vân hanh va
giam sat hoat đông cua TTĐ đươc kêt hơp tư hê thông
SCADA/EMS va hê thông vân hanh TTĐ.
Website giam sat va đanh gia ÔĐĐA TTĐ đa đươc
thiêt kê va đê xuât nhăm công bô va giam sat ÔĐĐAtrong
điêu kiên TTĐ. Website nay la sư lông ghép thêm thông
tin vê kỹ thuât (ÔĐĐA) bên canh cac thông tin mang tinh
kinh tê trong cac Website TTĐ. Ngoai ra, Website nay la
công cu trưc quan nhăm giup cho các thành viên trong
TTĐ co thê nắm thêm đươc cac thông tin co liên quan đên
ÔĐĐA, dư bao trươc hoăc chuẩn bi cac phương an chu
đông trong viêc vân hanh thi trương. Măt khac, Website
se bô sung thêm 1 công cu cho câu truc cơ sơ ha tâng
CNTT phuc vu vân hanh va giam sat hoat đông cua TTĐ
Tài liệu tham khảo
[1] Bô Công Thương , “Phê duyêt Thiêt kê tông thê, cơ sơ ha tâng
công nghê thông tin cho vân hanh va giam sat hoat đông cua Thi
trương phat điên canh tranh Viêt Nam”, sô: 6941/2010/QĐ-BCT.
[2] Viên năng lương, “Quy hoach phat triên điên lưc quôc gia giai
đoan 2011-2020 co xét đên năm 2030” (Quy hoach điên VII-Chương 11), 2011.
[3] Tran Phuong Nam, Dinh Thanh Viet, and La Van Ut,
“Application of neural network in voltage stability assessment in real-time power market”, in Proc. IEEE Conf. IPEC 2012, Ho
Chi Minh, Vietnam, 12-13 Dec 2012, pp. 196-200.
[4] Tran Phuong Nam, Dinh Thanh Viet, and La Van Ut, “Application of SVC for voltage regulation in real-time power
market”, in Proc. IEEE Conf. ICIEA 2013, Melbourne, Australia,
19-21 June 2013, pp. 538-543. [5] Victor J. Gutierrez-Martinez, Claudio A. Cañizares, Claudio R.
Fuerte-Esquivel, and Alejandro Pizano-Martinez “Neural-
Network Security-Boundary Constrained Optimal Power Flow”, IEEE Transactions on Power Systems, vol. 26, no. 1, Feb 2011,
pp. 63-72.
[6] A. Hoballah, and I. Erlich “Online market-based rescheduling strategy to enhance power system stability”, IET Generation,
Transmission & Distribution, vol. 6, no. 1, Jan 2012, pp. 30-38.
[7] R.F. Chang, and C.N. Lu “Load profile assignment of low voltage for power retail market applications”, IEE Generation,
Transmission & Distribution, vol. 150, no. 3, 13 May 2003, pp.
263-267. [8] Ray D. Zimmerman, Robert J. Thomas, Deqiang Gan, and Carlos
Murillo-Sanchez “A Web-Based Platform for Experimental
Investigation of Electric Power Auctions”, Decision Support Systems-Science Direct, vol. 24, no. 3-4, Jan 1999, pp. 193-205.
[9] D. Hua, H.W. Ngan, C.Y. Chung, C.W. Yu, K.P. Wong, and F.S.
Wen “An ASP NET 2.0 Based Simulator for Studying Day ahead Electricity Markets”, in Proc. IEEE Conf. PES 2007, Tampa,
USA, 24-28 June 2007, pp. 1-5.
[10] J. Contreras, A. Losi, and M. Russo “A Java/Matlab Simulator for Power Exchange Markets”, in Proc. Conf. PICA 2001,
Sydney, Australia, 20-24 May 2001, pp. 106-111.
[11] Daniel Kirschen, Goran Strbac, Fundamentals of Power System Economics, John Wiley & Sons, England, 2004.
[12] P. Kundur, Power System Stability and Control, McGraw-Hill,
New York, 1994.
