Tính toán phân bố tối ưu công suất trong hệ thống điện có xét đến ràng buộc an ninh và nhiệt độ dây dẫn sử dụng phương pháp tối ưu

H CHÍ MINH NGUY N TRUNG DUY SECURITY CONSTRAINED AND TEMPERATURE DEPENDENT OPTIMAL POWER FLOW USING... TểNă TÀI: PH NG PHÁP T I U SECURITY CONSTRAINED AND TEMPERATURE DEPENDENT OPTIMAL

I H C QU C GIA TP H CHÍ MINH

NGUY N TRUNG DUY

SECURITY CONSTRAINED AND TEMPERATURE DEPENDENT OPTIMAL POWER FLOW USING

ngành sau khi lu n v n đư đ c s a ch a (n u có)

I H C QU C GIA TP.HCM

TR NGă IăH CăBỄCHăKHOA

C NGăHọAăXẩăH IăCH ăNGH AăVI TăNAM

căl pă- T ădoă- H nhăphúc

NgƠy, tháng, n m sinh: 25/10/1995 N i sinh: Ti n Giang

I TểNă TÀI:

PH NG PHÁP T I U

SECURITY CONSTRAINED AND TEMPERATURE DEPENDENT OPTIMAL POWER FLOW USING OPTIMIZATION METHODS

II NHI M V VÀ N I DUNG:

- Nghiên c u gi i thu t lai gi a t i u b y đƠn vƠ ti n hóa vi phân;

và nhi t đ dây d n;

- ng d ng gi i thu t đ gi i bài toán phân b công su t t i u có xét đ n ràng

bu c an ninh và nhi t đ dây d n

III NGÀY GIAO NHI M V : 14/02/2022

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 12/06/2022

V CÁN B H NG D N : PGS TS VÕ NG Că I U

Tp HCM, ngày 16 tháng 07 n m 2022

TR NG KHOA I N ậ I N T

i u, ng i đư luôn t n tình h ng d n, giúp đ , đôn đ c c ng nh luôn theo sát

t ng b c phát tri n v Ủ t ng trong đ tài lu n v n c a tôi trong su t th i gian

tâm huy t và th i gian mà th y đư dƠnh cho tôi v i nh ng l i ch d n nhi t tình

Tôi xin c m n t t c cán b gi ng viên Tr ng i h c Bách Khoa TP

HCM đư t n tình gi ng d y, giúp tôi có nh ng ki n th c b ích v c s lý thuy t

c ng nh ph ng pháp nghiên c u trong su t quá trình h c t p t i đơy

Cu i cùng, c m n các b n bè đư luôn bên c nh cho tôi nh ng l i khuyên,

đ ng viên đ ti p s c m nh tinh th n giúp tôi hoàn thi n lu n v n nƠy

Tôi xin trân tr ng c m n

Ng i th c hi n

Nguy n Trung Duy

TÓM T T LU NăV NăTH CăS

Trong v n hành th i gian th c, khi các thi t b đi n trên h th ng mang t i

thì s làm phát sinh nhi t đ bên trong dây d n Vi c nhi t đ dây d n thay đ i làm

cho giá tr đi n tr các nhánh thay đ i theo Tuy nhiên các nghiên c u v bài toán

phân b công su t và phân b công su t t i u truy n th ng h u nh đ u b qua nh

h ng c a thành ph n nhi t đ này nh m đ đ n gi n vi c tính toán Vì th các k t

qu đ t đ c th ng s có sai s Bên c nh đó, các tr ng h p ràng bu c mang tính

Vì th , bài toán phân b công su t t i u trong h th ng đi n có xét đ n ràng

bu c an ninh và nhi t đ dây d n (Security-Constrained Temperature-Dependent

tr ng trong các h th ng đi n gi i bài toán SC-TDOPF, lu n v n đ xu t

ph ng pháp lai (Hybrid) gi a ph ng pháp Gradient gi (Pseudo-Gradient) c a

gi i thu t đ c đ xu t

Conventional optimal power flow studies neglect the effect of temperature

on resistance for simple calculation However, the branch resistance changes with the change of temperature Thus, the optimal power flow (OPF) should consider the temperature effect for accurate calculation Moreover, contingency cases should be considered to ensure system security Accordingly, the security-constrained temperature-dependent optimal power flow (SC-TDOPF) emerges as a critical and practical issue in power systems To deal with the SC-TDOPF problem, this study suggests a hybrid method, namely pseudo-gradient based particle swarm optimization and differential evolution method (PGPSO-DE) The suggested PGPSO-DE method is applied to the standard IEEE 30 bus system under normal condition as well as contingency condition The findings have shown that the PGPSO-DE method provides better solution quality than other studied optimization methods Consequently, the PGPSO-DE method proves its effectiveness in solving the complex SC-TDOPF problem

L IăCAMă OAN

Tôi xin cam đoan nghiên c u này do chính tôi th c hi n vƠ ch a đ c công

b trong b t k công trình nghiên c u nào Các s li u, trích d n trong lu n v n nƠy

M C L C

M C L C vi

DANH M C CÁC B NG vii

DANH M C HÌNH NH viii

CH VI T T T ix

CH NGă1:ăGI I THI U CHUNG 1

1.1 t v n đ 1

1.2 M c tiêu nghiên c u 1

1.3 Ph m vi vƠ ph ng pháp nghiên c u 2

1.4 i t ng nghiên c u 2

1.5 ụ ngh a khoa h c 2

1.6 Ý ngh a th c ti n 3

1.7 B c c lu n v n 3

CH NGă2:ăT NG QUAN 4

2.1 Bài toán phân b công su t t i u có k đ n nhi t đ (TDOPF) 4

2.2 Bài toán phân b công su t t i u có rƠng bu c an ninh h th ng đi n và nhi t đ (SC-TDOPF) 5

2.2.1 Các ch c n ng ch́nh c a an ninh HT [5] 5

2.2.2 Các ph ng pháp gi i bài toàn phân b công su t t i u (OPF) trong h th ng đi n 6

2.2.3 nh h ng nghiên c u 8

CH NGă3:ăTHĨNHăL P BÀI TOÁN PHÂN B CÔNG SU T T Iă UăCịă XÉTă N RÀNG BU C AN NINH VÀ NHI Tă 10

3.1 Mô hình hóa các ph n t trên h th ng đi n 10

3.1.1 ng dây và máy bi n áp 10

3.1.2 Máy phát 10

3.1.3 Ph t i 10

3.1.4 Các ph n t bù 11

3.2 Mô hình các ph n t có xét đ n nhi t đ 11

3.2.1 Mô hình nhi t t ng quát 11

3.2.2 ng dây trên không 13

3.2.3 Cáp ng m 14

3.2.4 Máy bi n áp 14

3.3 Mô hình bài toán khi k đ n nhi t đ 15

3.4 Mô hình bài toán phân b công su t t i u có xét rƠng bu c an ninh và nhi t đ 17

CH NGă4:ăPH NGăPHỄPăLU N GI I QUY T BÀI TOÁN 22

4.1 Ph ng pháp gradient gi c a thu t toán t i u b y đƠn (PGPSO) 22

4.2 Ph ng pháp ti n hóa vi phân (DE) 24

4.3 Ph ng pháp lai gi a thu t toán gradient gi c a t i u b y đƠn vƠ ti n hóa vi phân (PGPSO-DE) 25

4.4 Th c hi n ph ng pháp PGPSO-DE đ gi i bài toán SC-TDOPF 25

CH NGă5:ăK T QU TÍNH TOÁN 30

5.1 Tr ng h p bình th ng 32

5.1.1 Hàm m c tiêu b c hai 32

5.1.2 Hàm m c tiêu v i VPEs 37

5.2 Tr ng h p s c 39

5.2.1 Hàm m c tiêu b c hai 40

5.2.2 Hàm m c tiêu v i VPEs 44

CH NGă6:ăK T LU N 48

6.1 K t lu n 48

6.2 nh h ng phát tri n 48

TÀI LI U THAM KH O 50

PH L C 54

DANH M C CÁC B NG

B ng 5 1 Thông s đi u khi n c a bài toán TDOPF b ng ph ng pháp PGPSO-DE

t ng ng v i các tr ng h p c th 32

B ng 5 2 So sánh k t qu tính toán bài toán OPF trên h th ng đi n 30 nút 33

B ng 5 3 Chi phí nhiên li u và t n th t công su t sau khi gi i bài toán TDOPF v i hàm m c tiêu là hàm b c hai 35

B ng 5 4 Chi phí nhiên li u và t n th t công su t đ i v i bài toán TDOPF có xét nh h ng t i đi m van 37

B ng 5 5 Phân tích s c ng u nhiên c a m ng đi n IEEE 30 nút 39

B ng 5 6 Chi phí nhiên li u và t n th t công su t có đ c trong bài toán SC-TDOPF v i hàm m c tiêu là hàm b c hai cho tr ng h p s c đ ng dây 1-2, 2-3 và 3-4 40

B ng 5 7 Chi phí nhiên li u và t n th t công su t có đ c trong bài toán SC-TDOPF v i hàm m c tiêu là hàm b c hai cho tr ng h p s c đ ng dây 2-5 và 4-6 41

B ng 5 8 Chi phí nhiên li u và t n th t công su t có đ c trong bài toán SC-TDOPF v i VPEs cho tr ng h p s c đ ng dây 1-2, 2-3 và 3-4 44

B ng 5 9 Chi phí nhiên li u và t n th t công su t có đ c trong bài toán SC-TDOPF v i hàm m c tiêu là hàm b c hai cho tr ng h p s c đ ng dây 2-5 và 4-6 45

B ng A 1 H s chi phí c a các t máy phát đi n v i hàm m c tiêu là hàm b c hai 54

B ng A 2 H s chi phí c a các t máy phát đi n v i hàm m c tiêu VPEs 54

B ng A 3 Gi i h n đi n áp 54

B ng A 4 Thông s đ ng dây 55

B ng A 5 Gi i h n đ ng dây 56

DANH M C HÌNH NH Hình 3 1 S đ t ng đ ng c a đ ng dây v i đ u phân áp máy bi n áp 31

Hình 3 2 Mô hình nhi t t ng quát 32 Hình 5 1 S đ đ n tuy n h th ng đi n IEEE 30 nút 31

Hình 5 2 Chi phí nhiên li u qua 50 l n ch y đ c l p áp d ng v i bài toán OPF trên

m ng đi n IEEE 30 nút 34

Hình 5 3 c tính h i t c a PGPSO-DE áp d ng gi i bài toán OPF trên m ng đi n

IEEE 30 nút 34

Hình 5 4 nh h ng c a nhi t đ gia t ng đ n chi phí nhiên li u (Fuel cost) và t n

th t công su t (Ploss) trong bài toán TDOPF v i hàm m c tiêu là hàm b c hai 36

Hình 5 5 c tính h i t c a PGPSO-DE đ i v i bài toán TDOPF v i nhi t đ

Hình 5 6 nh h ng c a nhi t đ gia t ng đ n chi phí nhiên li u (Fuel cost) và t n

th t công su t (Ploss) đ i v i bài toán TDOPF v i VPEs 38

Hình 5 7 c tính h i t c a PGPSO-DE đ i v i bài toán TDOPF v i VPEs t ng

ng t i Tratedrise = 300C 39

Hình 5 8 nh h ng c a nhi t đ gia t ng đ n chi phí nhiên li u (Fuel cost) và t n

th t công su t (Ploss) đ i v i bài toán SC-TDOPF v i hàm m c tiêu b c hai 43

Hình 5 9 c tính h i t c a PGPSO-DE đ i v i bài toán SC-TDOPF v i hàm

m c tiêu b c hai t ng ng t i Tratedrise = 300C 44

Hình 5 10 nh h ng c a nhi t đ gia t ng đ n chi phí nhiên li u (Fuel cost) và

t n th t công su t (Ploss) đ i v i bài toán SC-TDOPF v i VPEs 47

Hình 5 11 c tính h i t c a PGPSO-DE đ i v i bài toán SC-TDOPF v i VPEs

t ng ng t i Tratedrise = 300C 47

CH VI T T T

evolution

Optimization

TS Tabu search algorithm

algorithm MFO Moth flame optimization algorithm

optimization

C H NG 1: GI I THI U CHUNG

ph i đ m b o HT v n hành an toàn, tin c y, n đ nh, đ m b o ch t l ng và kinh

l ng l n ngu n n ng l ng tái t o (n ng l ng gió và m t tr i) đư cƠng cho th y

rõ đ c t m quan tr ng c a bài toán phân b t i u công su t trong HT Bài toán

t i u phơn b công su t s cho k t qu t i đa l i nhu n khi gi i quy t đ c các v n

đ t i u quan tr ng trong h th ng đi n nh đi u đ kinh t , đi u đ ng t máy,

đi u đ t i u công su t vô công và h u công và v n đ l p k ho ch đi u đ th y

nhi t Vì th đ t ng c ng đ m b o v an ninh và v n hành an toàn c n thi t ph i

kh o sát các v n đ ràng bu c an ninh trong bài toán phân b công su t t i u Bên

c nh đó, y u t nhi t đ c ng lƠ m t thành ph n làm cho các k t qu tính toán có sai

trong HT Cho nên, c ng nên đ c nghiên c u đ a vƠo bƠi toán đ giúp đ m b o

tính chính xác c a k t qu tính toán

Bài toán v t i u phơn b công su t đư lƠ bƠi toán kinh đi n đ c các chuyên

gia và các nhà nghiên c u tìm hi u tính toán b ng nhi u ph ng pháp khác nhau

tr c đơy Vì th , m c đ́ch đ n cu i cùng là c n tìm ki m, ch ng minh vƠ đánh giá

đ c ph ng pháp nƠo s cho k t qu t i u đ i v i các d ng bài toán phân b công

su t t i u nƠy VƠ đ c bi t là khi có xét thêm các y u t ràng bu c an ninh và nhi t

đ dây d n v i hàm m c tiêu là t i thi u chi phí nhiên li u

VƠ đ xu t nghiên c u trong lu n v n nƠy lƠ s d ng ph ng pháp lai gi a

ph ng pháp gradient gi d a trên thu t toán t i u b y đƠn vƠ thu t toán ti n hóa

đ gi i bài toán phân b công su t t i u có xét đ n ràng bu c an ninh và nhi t đ

d ng đ so sánh v i các nghiên c u tr c đơy đ ch ng minh tính hi u qu c a đ

tài nghiên c u

toán t i u công su t có k đ n ràng bu c an ninh và nhi t đ dây d n v i hàm m c

tiêu là c c ti u chi phí nhiên li u trong các m ng đi n chu n IEEE 30 nút t ng ng

hàm chi phí nhiên li u là hàm b c hai và xét có nh h ng đi m van

Ph ng pháp nghiên c u trong lu n v n nƠy s s d ng ph ng pháp lai gi a

thu t toán b y đƠn vƠ thu t toán ti n hóa vì các nghiên c u tr c đơy trong cho th y

đ c tính t i u vƠ v t tr i, kh c ph c đ c các nh c đi m c a các ph ng pháp

khác trong vi c gi i bài toán phân b công su t

- Ph ng pháp ti n hóa vi phân, ti n hóa b y đƠn vƠ ph ng pháp lai gi a

ti n hóa vi phân và t i u b y đƠn

- Phân b công su t có k đ n nhi t đ s d ng ph ng pháp

Newton-Raphson

Trên th c t , y u t nhi t đ có nh h ng đ n các ph n t trên h th ng đi n

và có m i quan h ph thu c l n nhau nên lu n v n đ a y u t nhi t đ vào bài toán

phân b công su t t i u vƠ đ ng th i đ a thêm các rƠng bu c an ninh s là m t th

thách m i, m t cách ti p c n m i so v i các nghiên c u v bài toán phân b công

su t truy n th ng Và lu n v n cho m t k t qu t t s là ti n đ đ phát tri n nghiên

c u bài toán phân b công su t ph c t p h n trong t ng lai

1.6 ụăngh aăth căti n

Vi c nghiên c u đ a thêm y u t nhi t đ và ràng bu c an ninh vào bài toán

phân b công su t t i u s lƠm t ng thêm m c đ chính xác và g n v i th c t

trong k t qu t́nh toán h n Vì th s giúp t ng c ng đ m b o an toàn, an ninh

trong công tác v n hành, các bài toán v quy ho ch hay d báo h th ng đi n s

cƠng ch́nh xác h n

t ng nghiên c u vƠ Ủ ngh a khoa h c, th c ti n c a đ tƠi lu n v n

nghiên c u đ gi i quy t bƠi toán

gi i bƠi toán SC-TDOPF sau khi áp d ng ph ng pháp

CH NGă2: T NG QUAN

Bài toán phân b công su t t i u (OPF) v i m c tiêu c b n là c c ti u t ng

chi phí nhiên li u và t n th t đi n n ng nh m đáp ng m t trong nh ng yêu c u

quan tr ng nh t c a v n hành h th ng đi n (HT ) lƠ đ m b o tính v n hành kinh t

trong s n xu t, truy n t i, phân ph i và tiêu th đi n n ng

nh m c c ti u hóa t ng chi phí v n hƠnh nh ng v n đ m b o các ràng bu c h

th ng nh quá t i đ ng dây hay s sai l ch đi n áp các nút không b b t k vi

ph m nào M c khác, m c tiêu c a vi c đi u đ công su t ph n kháng lƠ đ nâng cao đ n đ nh đi n áp vƠ đ ng th i gi m t n th t công su t truy n t i trên HT

y u t t nhi t đ m c dù đi n tr c a các thi t b trên HT ph thu c vào nhi t đ

d n đ n k t qu tính toán s có sai s t ng đ i cao, đ c bi t lƠ đ i v i t n th t trên

đ ng dây hay máy bi n áp trong các tr ng h p v n hành v i nhi t đ cao Và khi

sai s l n nh v y có th nh h ng đ n các bài toán liên quan t i t n th t nh :

- ánh giá t n th t và các bài toán liên quan trong th tr ng đi n c nh

tranh [3]

- Tính toán h s ph t trong bƠi toán đi u đ t i u [6]

- Bài toán t i u, đ c bi t là t i u t ng t n th t c a h th ng đi n [7]

Trong h th ng đi n, các đ i l ng nhi t đ , t n th t vƠ đi n tr có m i quan

trên đ ng dơy T ng t , t n th t trên đ ng dây là m t hàm ph thu c đi n tr

đ ng dơy VƠ ch́nh đi n tr c a dây d n l i là m t hàm ph thu c vào nhi t đ

Các ph ng trình liên h gi a nhi t đ vƠ đi n tr c a các ph n t trong h th ng

đi n có th đ c tìm trong [8, 9, 10] T đơy có th phát tri n đ xây d ng các mô

hình phù h p đ ti n hành gi i bài toán TDOPF

nhi tăđ ă(SC-TDOPF)

2.2.1 Cácăch căn ngăchínhăc aăanăninhăHT [5]

An ninh HT có th đ c chia thành các ch c n ng ch́nh sau đơy vƠ đ c

a H th ng giám sát

v các thông s đi n áp, dòng đi n, dòng công su t và tình tr ng c a các thi t b đóng ng t, và các thi t b chuy n m ch trong m i tr m bi n áp trên h th ng m ng

đi n truy n t i

Các tín hi u đ c đo đ c và thu th p truy n v các Trung tơm i u đ đ x lý

thông qua h th ng đo xa V i r t nhi u thông tin đo đ c t xa cùng m t th i đi m, không có ng i v n hành nào có th ki m tra t t c thông tin truy n đ n Vì v y, máy t́nh th ng đ c cƠi đ t t i các trung tâm x lỦ đ thu th p các d li u t xa,

x lỦ chúng, vƠ đ t chúng trong c s d li u mà t đó ng i v n hành có th hi n

th thông tin trên màn hình hi n th l n Quan tr ng h n, máy t́nh có th ki m tra thông tin v t quá gi i h n truy n đ n vƠ báo đ ng cho v n hành viên trong tình

tr ng quá t i hay quá áp H th ng nƠy đ ng đ c g i là h th ng SCADA

(Supervisory Control And Data Acquisition)

b Phân tích s c b t ng

an ninh” đ c áp d ng trong ki m soát h th ng đi n V i m c đ́ch phơn t́ch h

th ng đi n đ xác đ nh các quá t i và các s c x y ra Trong v n hành h th ng

đi n, có nhi u v n đ có th gây ra nh ng s c nghiêm tr ng trong khi đó th i gian

đ nhân viên v n hành có th x lý lƠ không đ Vì th phân tích s c là phân tích

đi u ki n b t th ng trong h th ng đi n Nó đ t toàn b h th ng ho c m t ph n h

th ng đi n trong các đi u ki n b t bu c S c b t ng x y ra có th do dây truy n

t i b t ng b m t đi n (outage), máy phát b d ng ho c đ t ng t thay đ i, vi c thay

đ i các giá tr c a t i Phân tích s c b t ng cung c p các công c cho vi c qu n

lý, thi t l p, phân tích, t ng h p các báo cáo c a s c b t ng và các vi ph m liên quan

c Phân b công su t t iă uăcóărƠngăbu c an ninh HT

c a phân tích s c b t ng (contingnecy analysis) và phân b công su t t i u

(opimal power flow - OPF) Nó là m t d ng đ c bi t c a OPF khi các giá tr t i u

h n khi b ng t đi n ho c thi t b b h ng

BƠi toán SCOPF đ c tính toán nh m đ m b o HT đ c v n hành m t cách

ki m soát vƠ đ m b o an ninh, ngh a lƠ trong tr ng h p b s c b t ng thì các

thông s nh đi n áp, t n s , chi u công su t… v n n m trong tr ng thái thi t l p bình th ng m i đ m b o đ tin c y, n đ nh và v n hành kinh t h th ng đi n

2.2.2 Cácăph ngăphápăgi iăbƠiătoƠnăphơnăb ăcôngăsu tăt iă uă(OPF)ă

trongăh ăth ngăđi n

l n đ u tiên n m 1962 [11] vƠ sau đó đ c nghiên c u phát tri n liên t c cho đ n nay Ban đ u các gi i pháp đ c đ a ra đ gi i bƠi toán OPF lƠ các ph ng pháp

truy n th ng d a trên vi c l p trình toán h c nh k thu t d a trên Newton [12], l p

trình tuy n tính [13], l p trình phi tuy n tính [14], l p trình b c hai [15], vƠ ph ng pháp đi m trong [16] Nhìn chung, các ph ng pháp nƠy cho th i gian tính toán

ng n và gi i quy t hi u qu bƠi toán OPF đ n gi n v i các hàm m c tiêu l i và liên

t c Tuy nhiên, bài toán OPF th c t là m t bài toán t i u hóa quy mô l n, phi

bi t lƠ đ i v i các ph ng pháp truy n th ng S có r t nhi u khó kh n trong vi c

tìm ki m m t gi i pháp t ng quát ho c không th cho k t qu h i t đ i v i các bài

hóa tiên ti n (nh lƠ ph ng pháp meta-heuristic) đư đ c phát tri n d a trên mô

ph ng sinh h c đ gi i quy t đ i v i các v n đ OPF ph c t p

t p đư đ c phát tri n vƠ đ t đ c nh ng thành công có th k đ n nh thu t toán di

truy n (GA) [17], t i u b y đƠn (PSO) [18], ti n hóa vi phân (DE) [19], thu t toán

b y b m đêm (MSA) [20], thu t toán đƠn ong nhơn t o (ABC) [21], thu t toán t i

u b y sói xám (GWO) [22], thu t toán đƠn nhuy n th (KHA) [23], Các ph ng pháp nƠy đư cho th y hi u qu c a chúng trong vi c gi i quy t v n đ này Tuy

nhiên, đ i v i các bài toán ph c t p và quy mô l n thì các ph ng pháp trên s có

th tiêu t n nhi u th i gian tính toán và k t qu l i gi i ch a đ c t i u Vì th các

ph ng pháp lai d a trên s k t h p c a các thu t toán đ n l khác nhau đ c ra

đ i và phát tri n đ gi i quy t m t cách hi u qu bài toán OPF ph c t p M t s

ph ng pháp k t h p đ c đ c p đ n nh vi c k t h p gi a thu t toán nh y ch

đ c các gi i pháp ch t l ng cao cho các bài toán t i u hóa ph c t p Tuy nhiên,

nh c đi m c a chúng n m vi c thi t l p nhi u thông s đi u khi n t các

ph ng pháp k t h p Vi c thi t l p các tham s đi u khi n không đúng cách có th

d n đ n thu t toán không h i t đ i v i gi i pháp toàn c c

G n đơy có r t nhi u ph ng pháp gi i đ c đ xu t đ gi i quy t v n đ đ i

v i bài toán SCOPF C th , nghiên c u [27] đư đ xu t m t thu t toán t i u d a

th ng máy phát c a nhà máy nhi t gió v i chi phí th p nh t c a t n th t h th ng

chi phí c a nghiên c u đư b qua nh h ng c a hi u ng t i đi m van M t

ph ng pháp entropy chéo (CE) trong [28] đư đ c gi i thi u đ đánh giá các gi i

ph ng pháp CE cho h th ng IEEE 57 và IEEE 3000 nút cho th y r ng ph ng

pháp này cung c p các gi i pháp t t h n v i ́t đánh giá h n so v i các thu t toán

đ c so sánh khác M c khác, Bài toán SCOPF c ng đư đ c gi i quy t b ng m t

ph ng pháp lai nh s lai gi a thu t toán t i u hóa b y h t ti n hóa vi phân kinh

đi n (hC-DEEPSO) [29] Ph ng pháp lai nƠy đư đ c th nghi m trên h th ng

tiêu chu n IEEE bao g m 57, 118 và 300 bus, cho th y hi u qu c a nó t vi c so sánh k t qu thu đ c v i các ph ng pháp ti n hóa khác

i v i bài toán TDOPF, trong [30] tác gi đư đ xu t toán t ong nhân t o

đ c h ng d n b ng gbest (GABC) đ gi i quy t v n đ OPF c ng nh v n đ

nƠy đư không xem xét các nh h ng c a t i đi m van trong hàm m c tiêu chi phí

nhiên li u c ng nh các rƠng bu c b o m t trong công th c bài toán

2.2.3 nhăh ngănghiênăc u

gi i quy t bài toán SC-TDOPF lu n v n đ xu t ph ng pháp lai gi a

thu t toán gradient gi t i u b y đƠn vƠ ph ng pháp ti n hóa vi phân

t i u c a ph ng pháp PGPSO vƠ kh n ng khai thác tìm ki m c c b t i u c a

ph ng pháp DE nh m có đ c s cân b ng c a vi c th m dò vƠ khai thác

PGPSO-DE có th gi i quy t các bài toán t i u có nhi u bi n đi u khi n và các

có xét đ n nh h ng c a hi u ng đi m van Trong quá trình nghiên c u s ti n

hành so sách k t qu v i vi c s d ng các ph ng pháp khác đ ch ng minh hi u

CH NGă3: THÀNH L P BÀI TOÁN PHÂN B CÔNG SU T T Iă UăCịă XÉTă N RÀNG BU C AN NINH VÀ NHI Tă

3.1.1 ng dây và máy bi n áp

thƠnh s đ hình , bao g m tr kháng đ ng dây và t ng đi n d n

mô hình hóa d i d ng công su t tác d ng và công su t ph n kháng tiêu th t i m t

nút:

(3.3)

Ta c ng có vector có d ng t i các nút

3.1.4 Các ph n t bù

kháng n i vào m t nút i n d n c a ph n t bù t i nút đ c cho nh sau:

(3.4)

i n tr c a thi t b đi n t l thu n v i nhi t đ [9, 33]:

(3.5)

V i:

: Nhi t đ c a thi t b

: Giá tr đi n tr t i nhi t đ

: Nhi t đ tham chi u

: Giá tr đi n tr t i nhi t đ tham chi u

: H ng s nhi t đ

H ng s s ph thu c vào ch t li u Ví d : đ i v i nhôm là 228.10C, đ i

v i đ ng là 234.50C vƠ đ i v i cu n dây qu n nhôm máy bi n áp là 2250C

V i các ph n t trong h th ng đi n, cách đ n gi n nh t đ t́nh đ c giá tr

đi n tr c a chúng lƠ xác đ nh đ c nhi t đ hiên t i và giá tr tham chi u r i tính toán nh ph ng trình (3.5) Tuy nhiên c n thi t ph i có các ph ng trình liên h

nhi t đ v i các tr ng thái c a h th ng đi n Ph n d i đơy s trình bày các mô

cáp ng m và máy bi n áp

3.2.1 Mô hình nhi t t ng quát

mô t nh hình 3.2 [8]

Hình 3 2 Mô hình nhi t t ng quát

Trong mô hình này, nhi t đ gia t ng t l thu n v i nhi t l ng t a ra c a

thi t b (c ng ch́nh lƠ t n th t c a thi t b ) Và t s gi a nhi t đ gia t ng vƠ t n

Nhi t đ c a thi t b s b ng t ng c a nhi t đ môi tr ng và nhi t đ gia

t ng c a thi t b Vì th , b ng cách s p x p l i ph ng trình (3.6) ta đ c:

(3.7)

đ c tích h p vào trong tính toán phân b công su t

i v i đ i v i m t s ph n t khác trong h th ng đi n khác v i dây d n (ví

d nh máy bi n áp) thì ph ng trình (3.7) s không hoàn toàn chính xác mà ph i

c n ph i s a l i nh sau:

(3.8)

ph ng trình (3.8) tr thành (3.7) Tuy nhiên v i b t c giá tr nƠo (3.8) c ng g n

b ng (3.7) vƠ đ o hàm b c nh t c a chúng c ng s g n b ng nhau nên trong lu n

v n nƠy s ch n đ thu n ti n cho vi c tính toán

3.2.2 ng dây trên không

Ph ng trình cơn b ng nhi t c a đ ng dây trên không khi tr ng thái v n hƠnh bình th ng đ c cho nh sau [4, 33] :

nhi t l ng gây ra do b c x t đ ng dây

nhi t l ng gơy ra do đ i l u nhi t t đ ng dây

vào nhi t đ đ ng dây Tuy nhiên theo [4] thì trong tr ng thái v n hành bình

th ng thì và có th x p x thành m t hàm tuy n tính theo nhi t đ gia t ng

so v i nhi t đ môi tr ng:

(3.10) (3.11)

áp su t không khí và t c đ gió Chi ti t v các h ng s có th đ c tìm trong [4]

Vì vây ta có th vi t l i (3.9) nh sau:

(3.12)

(3.13)

V i m t đ ng dây, các giá tr , và có th đ c xác đ nh d a trên

đi u ki n th i ti t và có th đ c xem là h ng s đ th c hi n gi i bài toán TDPF

: Dòng t i đa cho phép qua cáp

: Nhi t đ t i đa cho phép c a cáp

: H s đi u ch nh do phát nhi t c a ch t đi n môi

: i n tr m t chi u (DC) c a cáp

: i n tr nhi t c a cáp

c a cáp

Tuy (3.14) ch đ c dùng đ tính toán gi i h n dòng qua cáp, nó c ng cho ta

0.8 đ i v i làm mát t nhiên vƠ 1.0 đ i v i làm mát b ng không kh́ c ng b c

T ng t , IEEE Std C57.12 [8] c ng s d ng công th c:

3.3 Mô hình bƠiătoánăkhiăk ăđ nănhi tăđ

thay đ i:

a) Vector tr ng thái

V i biên đ đi n áp vƠ góc pha đi n áp thì vector tr ng thái s có thêm thành

Vì nh h ng b i y u t nhi t đ nên các ph n t trong ma tr n s đ c

tính toán l i m i l n l p d a trên giá tr đi n tr theo nhi t đ T m i công th c (3.5) thay vì đ c xem là h ng s nh trong bƠi toán phơn b công su t truy n

th ng

đ ng dây:

d) Ma tr n Jacobian

V i vi c thành ph n nhi t đ T xu t hi n trong bài toán nên ma tr n Jacobian

s đ c đi u ch nh nh sau:

(3.25)

V i các đ o hàm riêng c a , theo , gi ng v i phân b công su t

(3.21) Tuy nhiên đ o hàm riêng c a , và theo không th tìm tr c ti p mà

ph i thông qua các b c trung gian b i vì đi n tr đ ng dây là m t hàm ph thu c

, ví d nh :

(3.26) Cách tính chi ti t các đ o hàm riêng này có th tìm trong [10] V i h th ng

v i các ḱch th c c th c a các ph n t

nh sau:

Bài toán phân b công su t t i u có rƠng bu c an ninh v i m c tiêu là tìm ra

các giá tr thông s v n hành c a HT nh m t i u t ng chi phí c a máy phát, th a

V i các ràng bu c trong tr ng h p s c :

(3.30)

(3.31)

Trong đó là hàm m c tiêu (hàm chi phí c a máy phát), và

l n l t là các ràng bu c ph ng trình vƠ b t ph ng trình Trong bƠi toán

vƠo các nút vƠ ph ng trình cơn b ng nhi t trên các đ ng dây; là các ràng

bu c v gi i h n c a các bi n đi u khi n và bi n tr ng thái; là các bi n tr ng thái;

là các bi n đi u khi n và SC là t p các đ ng dây s c Trong đó các bi n đi u

Ta có th bi u di n các bi n đi u khi n và bi n tr ng thái theo dang vector

nh sau:

(3.32)

V i là công su t tác d ng t i nút máy phát, là t ng s nút máy phát,

lƠ đi n áp t i nút máy phát, là công su t bù ph n kháng c a các ngu n bù, là

t ng s ngu n bù, là t s đ u phân áp máy bi n áp, là t ng s máy bi n áp có

đ u phân áp là công su t tác d ng nút cân b ng, là công su t ph n kháng các nút máy phát, lƠ đi n áp t i các nút t i, là t ng s nút t i, là công

❖ Hàm m c tiêu:

Hàm m c tiêu c a bài toán là t i thi u chi phí nhiên li u c a t t c các t

máy phát đi n trên h th ng

(3.34)

là các h s chi phí nhiên li u c a máy phát i

Trong công th c (3.34), hàm chi phí nhiên li u c a 1 t máy phát đi n th i

i, , , và là các h s chi phí nhiên li u c a máy phát i

Trong đó, QgilƠ công su t ph n kháng ngõ ra c a máy phát i; Vi và il n l t

lƠ đ l n vƠ góc pha đi n áp t i nút i; Vj và jl n l t lƠ đ l n vƠ góc pha đi n áp

t i nút j; Pdi và Qdi l n l t lƠ công su t tác d ng vƠ công su t ph n kháng yêu c u

t i nút i; Gij và Bij dung d n vƠ đi n d n gi a nút i và j c a ma tr n; gij đi n d n c a

Trong đó, Pgi,maxlƠ công su t tác d ng ngõ ra l n nh t c a máy phát i; Qgi,min

Trong đó, Vgi là đi n áp nút c a máy phát i; VLi lƠ đi n áp nút t i i; Vgi,min ,

Trong đó, TilƠ giá tr n c phơn áp máy bi n áp t i nút i; Ti,min , Ti,maxlƠ giá tr

n c phơn áp máy bi n áp nh nh t vƠ l n nh t t i nút i; NtlƠ s máy bi n áp

− Gi i h năđ ng dây truy n t i : Công su t truy n t i trên đ ng dơy đ c

gi i h n b i đ nh m c dung l ng c a nó :

(3.44)

Trong đó, Sl là công su t truy n t i trên đ ng dơy l; Sl,max là kh n ng truy n

t i l n nh t c a đ ng dơy l; NllƠ s đ ng dơy

i v i v n đ ràng bu c an ninh, m t ch s c n đ c t́nh toán đ phân c p, đánh giá các tr ng h p m t đi n đ ng dây nghiêm tr ng Giá tr c a ch s m c

đ nghiêm tr ng (SI) đ c t́nh nh sau [38] :

(3.45)

C H NG 4: PH NGăPHỄPăLU N GI I QUY T BÀI TOÁN

Ph ng pháp PSO đ c bi t đ n là m t thu t toán d a trên trí tu b y đƠn đ xác đ nh l i gi i cho các bài toán t i u trên m t không gian tìm ki m nƠo đó Thu t

toán đ c l y Ủ tr ng t t p tính tìm ki m th c n vƠ di chuy n c a các loài v t

s ng theo b y đƠn Thu t toán PSO đ c gi i thi u vƠo n m 1995 b i James

Kennedy và Russell C Eberhart t i h i ngh IEEE Do có c u trúc đ n gi n nên sau

đó, thu t toán đ c ng d ng r ng rãi trong t t c các l nh v c mà c n ph i gi i

quy t bài toán t i u

C ch tìm ki m c a PSO đ n gi n là d a trên vi c th c hi n tìm ki m th c n

c a các cá th trong không gian nƠo đó vƠ các cá th nƠy có xu h ng di chuy n v

v trí t t nh t c a các cá th trong qu n th đư tìm ki m đ c Qu đ o c a m i cá

t ng cá th thông qua kinh nghi m bay c a nó và kinh nghi m bay c a nh ng cá th

bao g m các cá th (particles) ch a trong đó M i cá th s có m t véc t v trí Xi và