Tái cấu trúc lưới điện để giảm tổn thất công suất tác dụng và nâng cao độ tin cậy

Trong quá trình vận hành, thực tế việc tái cấu trúc lưới nhằm giảm tổn thất công suất và nâng cao độ tin cậy trong điều kiện phải thoả mãn các ràng buộc kỹ thuật với hàng trăm khoá điện

-

NGUYỄN TRUNG QUÝ

TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN ĐỂ GIẢM TỔN THẤT

CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ NÂNG CAO

-

NGUYỄN TRUNG QUÝ

TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN ĐỂ GIẢM TỔN THẤT

CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ NÂNG CAO

MỤC LỤC

Xác nhận của cán bộ hướng dẫn Nhiệm vụ luận văn Lời cam đoan i

Lời cảm tạ… ii

Tóm tắt iii

Abstract iv

Mục lục v

Danh sách các chữ viết tắt vi

Danh sách các bảng vii

Danh sách các hình viii

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LUẬN VĂN ……… 1

1.1 Đặt vấn đề……… 1

1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn 2

1.3 Phạm vi nghiên cứu……… 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

1.5 Điểm mới của luận văn 3

1.6 Giá trị thực tiễn……… 3

1.7 Bố cục của luận văn…… 4

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI……… 5

2.1 Đặc điểm của lưới điện phân phối 5

2.1.1 Ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của hệ thống điện 6

2.1.2 Cấu trúc lưới điện ………… 7

2.2 Thực trạng lưới phân phối của Việt Nam 8

2.3 Các bài toán tái cấu trúc lưới điện (TCTLĐ) ở góc độ vận hành 9

2.4 Tổng quan về các phương pháp để tái cấu trúc để giảm tổn thất cho lưới điện phân phối……… 11

2.4.1 Giải thuật của Merlin và Back – kỹ thuật vòng kín 11

2.4.2 Giải thuật của Civanlar và các cộng sự – kỹ thuật đổi nhánh 13

2.4.3 Giải thuật di truyền (Genetic algorithm - GA) 15

2.4.4 Giải thuật đàn kiến (Ant colony algorithm - ACS) 17

2.4.5 Phương pháp hệ thần kinh nhân tạo (Artificial Neural Network-ANN) 19

2.4.6 Hệ chuyên gia……… 20

2.4.7 Phương pháp tìm kiếm TABU (Tabu Search Method - TS) 20

2.4.8 Phương pháp bầy đàn ( Particle Swarm Method - PSO) 22

CHƯƠNG 3: THUẬT TOÁN ĐỀ NGHỊ 23

3.1 Bài toán tái cấu trục mạng để giảm chi phi ngừng điện 23

3.2 Giới thiệu giải thuật giảm chi phí ngừng điện 28

3.3 Kết quả tính toàn trên mạng 2 nguồn điện 16 nút 33

3.4 Kết quả tính toàn trên mạng 3 nguồn điện 16 nút 39

3.5 Kết quả tính toàn trên mạng 1 nguồn điện 33 nút 45

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 52

4.1 Kết luận………… 52

4.2 Những hạn chế và hướng phát triển của đề tài 52

4.2.1 Những hạn chế……… 52

4.2.2 Đề xuất hướng phát triển của đề tài… 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 PHỤ LỤC

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU LUẬN VĂN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Hệ thống điện phân phối đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện đến

hộ tiêu thụ Vì lý do kỹ thuật, nó luôn được vận hành theo kiểu hình tia, mặc dù được thiết kế theo kiểu mạch vòng để tăng độ tin cậy trong quá trình cung cấp điện Theo thống kê của Điện lực Việt Nam thì tổng tổn thất điện năng khoảng từ 10-15% sản lượng điện sản xuất, trong đó lưới điện phân phối chiếm 5-7% Do đó nghiên cứu các biện pháp giảm tổn thất công suất và nâng cao độ tin cậy trên lưới phân phối là một nhu cầu bức xúc, hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích kinh tế

Về mặt lý thuyết, có nhiều biện pháp để giảm tổn thất công suất và nâng cao

độ tin cậy trên lưới điện phân phối như: nâng cao điện áp vận hành lưới điện phân phối, tăng tiết diện dây dẫn, hoặc giảm truyền tải công suất phản kháng trên lưới điện bằng cách lắp đặt tụ bù Tuy các biện pháp này đều mang tính khả thi về kỹ thuật nhưng lại tốn các chi phí đầu tư và lắp đặt thiết bị Trong khi đó, biện pháp tái cấu trúc lưới thông qua việc chuyển tải bằng cách đóng/mở các cặp khoá điện có sẵn trên lưới cũng có thể giảm tổn thất điện năng đáng kể khi đạt được cân bằng công suất giữa các tuyến dây mà không cần nhiều chi phí để cải tạo lưới điện Không chỉ dừng lại ở mục tiêu giảm tổn thất điện năng, tái cấu trúc lưới điện phân phối còn có thể nâng cao khả năng tải của lưới điện, giảm sụt áp cuối lưới và giảm thiểu số lượng hộ tiêu thụ bị mất điện khi có sự cố hay khi cần sửa chữa đường dây Trong quá trình vận hành, thực tế việc tái cấu trúc lưới nhằm giảm tổn thất công suất và nâng cao độ tin cậy trong điều kiện phải thoả mãn các ràng buộc kỹ thuật với hàng trăm khoá điện trên hệ thống điện phân phối là điều vô cùng khó khăn đối với các điều độ viên Do đó luôn cần một phương pháp phân tích phù hợp với lưới điện phân phối thực tế và một giải thuật đủ mạnh để tái cấu trúc lưới trong điều kiện thoả mãn các mục tiêu điều khiển của các điều độ viên

1.2 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN

Mục tiêu nghiên cứu là tìm ra giải thuật tái cấu trúc lưới điện phân phối theo hình tia nhằm giảm tổn thất công suất và nâng cao độ tin cậy, nhằm giúp tăng lợi ích kinh tế cho doanh nghiệp bao gồm doanh nghiệp bán điện (EVN), các doanh nghiệp sản xuất, dịch vụ, thương mại và nhân dân trên các tuyến đường dây đang cung cấp

Từ mục tiêu nghiên cứu như trên, nên nhiệm vụ của luận văn bao gồm các vấn

4) Xây dựng hàm mục tiêu đạt mục đích đặt ra

5) Kiểm chứng trên lưới điện mẫu nhằm đánh giá tính đúng đắn của ý tưởng đề xuất

6) Lập trình trên máy tính và chạy kiểm tra phương pháp đề nghị

7) Đánh giá lại phương pháp thực hiện và khả năng áp dụng phương pháp đề nghị vào thực tế Đồng thời đề xuất hướng nghiên cứu phát triển đề tài

1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu xoay quanh bài toán tái cấu trúc lưới trên lưới điện phân phối có cấu trúc mạch vòng nhưng vận hành hình tia Bài toán tái cấu trúc được nghiên cứu trong luận án này là: Bài toán tái cấu trúc lưới để giảm tổn thất công suất và nâng cao độ tin cậy

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Ở đây chúng ta sử dụng các phương pháp sau:

1) Phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu có liên quan đến vấn đề tái cấu trúc lưới điện

2) Cơ sở lý thuyết liên quan đến đề tài nghiên cứu

3) Thành tựu lý thuyết đã đạt được có liên quan đến đề tài nghiên cứu

4) Kết quả nghiên cứu của đồng nghiệp đã công bố trên các ấn phẩm và có liên quan đến đề tài nghiên cứu

5) Các số liệu thống kê liên quan đến đề tài nghiên cứu

6) Dựa trên giải thuật tối ưu bầy đàn (PSO) để tái cấu trúc lưới điện nhằm giảm tổn thất công suất và nâng cao độ tin cậy

1.5 ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN VĂN

Đề xuất một giải thuật mới tái cấu trúc lưới để tái cấu trúc lưới điện nhằm giảm tổn thất công suất và nâng cao độ tin cậy dựa trên giải thuật tối ưu bầy đàn (PSO) Sử dụng giải thuật đề nghị vào bài toán tìm trạng thái khóa điện tối ưu của lưới điện nhằm làm giảm tổn thất công suất tác dụng và nâng cao độ tin cậy Ưu điểm của giải thuật là đơn giản, tìm được lời giải một cách nhanh chóng, thỏa các điều kiện ràng buộc, kết quả có thể chấp nhận được, phù hợp với lưới điện không phức tạp, ít vòng kín, có tính khả thi cao khi áp dụng cho lưới điện phân phối của Việt Nam

1.7 BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN

Luận văn được thực hiện bao gồm các chương sau:

Chương 1: Giới thiệu

Chương 2: Tổng quan về các phương pháp tái cấu trúc lưới điện phân phối Chương 3: Giải thuật đề nghị

Chương 4: Kết luận và hướng phát triển đề tài

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁI CẤU

TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 2.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

Lưới điện phân phối (LĐPP) là lưới điện chuyển tải điện năng trực tiếp từ các trạm biến thế trung gian ( thường là các trạm: 110/22 kV, 110/35/22 kV, 35/22 kV) đến khách hàng Đường dây truyền tải thường được vận hành mạch vòng hay mạch tia, còn các đường dây phân phối luôn được vận hành hở trong mọi trường hợp Nhờ cấu trúc vận hành hở mà hệ thống relay bảo vệ chỉ cần sử dụng loại relay quá dòng Để tái cung cấp điện cho khách hàng sau sự cố, hầu hết các tuyến dây đều có các mạch vòng liên kết với các đường dây kế cận được cấp điện từ một trạm biến áp trung gian khác hay từ chính trạm biến áp có đường dây bị sự cố Việc khôi phục lưới được thực hiện thông qua các thao tác đóng/cắt các cặp khoá điện nằm trên các mạch vòng, do đó trên lưới phân phối có rất nhiều khoá điện

Một đường dây phân phối luôn có nhiều loại phụ tải khác nhau (ánh sáng sinh hoạt, thương mại dịch vụ, công nghiệp …) và các phụ tải này được phân bố không đồng đều giữa các đường dây Mỗi loại tải lại có thời điểm đỉnh tải khác nhau và luôn thay đổi trong ngày, trong tuần và trong từng mùa Vì vậy, trên các đường dây,

đồ thị phụ tải không bằng phẳng và luôn có sự chênh lệch công suất tiêu thụ Điều này gây ra quá tải đường dây và làm tăng tổn thất trên lưới điện phân phối

Để chống quá tải đường dây và giảm tổn thất, các điều độ viên sẽ thay đổi cấu trúc lưới điện vận hành bằng các thao tác đóng/cắt các cặp khoá điện hiện có trên lưới Vì vậy, trong quá trình thiết kế, các loại khoá điện (Recloser, LBS, DS…) sẽ được lắp đặt tại các vị trí có lợi nhất để khi thao tác đóng/cắt các khoá này vừa có thể giảm chi phí vận hành và vừa giảm tổn thất năng lượng Hay nói cách khác, hàm mục tiêu trong quá trình vận hành lưới điện phân phối là cực tiểu chi phí vận hành bao gồm cả chi phí chuyển tải và tổn thất năng lượng

Bên cạnh đó, trong quá trình phát triển, phụ tải liên tục thay đổi, vì vậy xuất hiện nhiều mục tiêu vận hành lưới điện phân phối để phù hợp với tình hình cụ thể Tuy nhiên, các điều kiện vận hành lưới phân phối luôn phải thoả mãn các điều kiện:

- Cấu trúc vận hành hở

- Tất cả các phụ tải đều được cung cấp điện, sụt áp trong phạm vi cho phép

- Các hệ thống bảo vệ relay phải thay đổi phù hợp

- Đường dây, máy biến áp và các thiết bị khác không bị quá tải

2.1.1 Ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống điện

- Do là cầu nối trực tiếp giữa nguồn và khách hàng, do đó nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ

- Tổn thất điện năng chiếm tỉ lệ lớn trong tổng tổn thất của hệ thống bao gồm: tổn thất lưới truyền tải, phân phối, hạ áp

Hình 2.1: Tổn thất điện năng của EVN

- Vốn đầu tư cho mạng phân phối cũng chiếm tỷ trọng lớn: nếu chia theo tỷ lệ vốn đầu tư theo thống kê cho thấy nếu đầu tư cho mạng cao áp là 1, thì mạng trung áp từ 1,5 đến 2 lần, hạ áp từ 2 đến 2,5 lần

- Xác suất ngừng cung cấp điện do sự cố, sửa chữa bảo dưỡng theo kế hoạch cải tạo, lắp đặt trạm mới trên lưới điện trung áp cũng nhiều hơn so với lưới truyền tải

- Là khu vực khó xác định phương án vận hành hơn so với lưới truyền tải, và là nơi chịu tác động nhiều nhất từ các điều kiện môi trường, thiết bị, nguồn dự phòng,.v.v

2.1.2 Cấu trúc lưới điện

Cấu trúc LĐPP đa dạng, phức tạp Số lượng nút, nhánh rất nhiều do đó việc tính toán các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật gặp rất nhiều khó khăn, mặc dù trên thực tế đã

có khá nhiều phần mềm áp dụng để quản lý kể cả trong khâu kỹ thuật cũng như khâu kinh doanh Lưới điện phát triển nhanh, trải rộng; các hộ phụ tải đa dạng, đan xen

Chế độ vận hành bình thường lưới điện phân phối là vận hành hở Các sơ đồ lưới điện thường gặp là: hình tia, hình tia có nguồn dự phòng (lưới điện kín vận hành hở) Các sơ đồ trên có những ưu điểm như: vận hành đơn giản; trình tự phục hồi lại kết cấu sau sự cố dễ dàng hơn; ít gặp khó khăn trong việc lập kế hoạch cắt điện cục bộ

Một số sơ đồ cung cấp điện thường được sử dụng trong thực tế ở Việt Nam là:

Hình 2.2a: Sơ đồ lưới điện hình tia

Hình 2.2b: Sơ đồ lưới điện kín vận hành hở

2.2 THỰC TRẠNG LƯỚI PHÂN PHỐI CỦA VIỆT NAM

LĐPP của Việt Nam tồn tại 3 cấp điện áp (35, 22, 15)kV, trong đó lưới 35kV

có khối lượng rất nhỏ mà chủ yếu là lưới (15, 22)kV

Đối với miền Nam trong thời gian vừa qua lưới 22kV các tỉnh phát triển mạnh

mẽ, nếu không tính hai khu vực TP.Hồ Chí Minh và tỉnh Đồng Nai, lưới 22kV khu vực Tổng công ty điện lực Miền Nam quản lý chiếm 87,9% (theo dung lượngTBA), 81,9% (theo khối lượng đường dây) Mặt khác ở khu vực này lưới 15kV hầu hết được thiết kế theo tiêu chuẩn 22kV, do vậy ở khu vực này việc chuyển đổi lưới

15  22kV cơ bản là rất thuận lợi Trong một vài năm tới lưới 15kV cơ bản chuyển thành lưới 22kV

Hình 2.3: Biểu đồ tỷ trọng các cấp điện áp LĐPP khu vực miền Nam Trong những năm gần đây, Tổng Công ty điện lực Miền Nam đã đẩy mạnh phát triển LĐPP, bình quân trong giai đoạn 5 năm từ 2007 đến 2011 phát triển trung bình hơn 1.500 km đường dây phân phối và hơn 2.000 MVA dung lượng trạm biến áp

Bảng 2.1 Khối lượng LĐPP và tổng dung lượng trạm của EVN SPC

- Bài toán 1: Xác định cấu trúc lưới điện theo đồ thị phụ tải trong 1 thời đoạn để chi phí vận hành bé nhất

- Bài toán 2:Xác định cấu trúc lưới điện không thay đổi trong thời đoạn khảo sát

để tổn thất năng lượng bé nhất

- Bài toán 3: Xác định cấu trúc lưới điện tại một thời điểm để tổn thất công suất

bé nhất

- Bài toán 4: Tái cấu trúc lưới điện cân bằng tải (giữa các đường dây, máy biến thế nguồn ở các trạm biến áp) để nâng cao khả năng tải của lưới điện

- Bài toán 5: Khôi phục lưới điện sau sự cố hay cắt điện sửa chữa

- Bài toán 6: Xác định cấu trúc lưới theo nhiều mục tiêu như: tổn thất công suất

bé nhất, mức độ cân bằng tải cao nhất, số lần chuyển tải ít nhất, sụt áp cuối lưới

bé nhất cùng đồng thời xảy ra ( hàm đa mục tiêu)

- Bài toán7: Xác định cấu trúc lưới tối ưu chi phí trong vận hành và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện (Bài toán xét trong luận văn)

Các bài toán xác định cấu trúc vận hành của một lưới điện phân phối cực tiểu tổn thất năng lượng hay cực tiểu chi phí vận hành thoả mãn các điều kiện kỹ thuật vận hành luôn là bài toán quan trọng và kinh điển trong vận hành hệ thống điện

Bảng 2.2 Phạm vi ứng dụng của các bài toán tái cấu trúc lưới

Chi phí chuyển tải cao, mất điện

khi chuyển tải

Lưới điện thường xuyên bị quá tải   

2.4 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỂ TÁI CẤU TRÚC ĐỂ GIẢM TỔN THẤT CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

2.4.1 Giải thuật của Merlin và Back – kỹ thuật vòng kín

Giải thuật của Merlin và Back [1] khá đơn giản: “Đóng tất cả các khoá điện lại tạo thành một lưới kín, sau đó giải bài toán phân bố công suất và tiến hành mở lần lượt các khoá có dòng chạy qua bé nhất cho đến khi lưới điện dạng hình tia”

Ở đây Merlin và Back cho rằng với mạch vòng, lưới điện phân phối luôn có mức tổn thất công suất bé nhất Vì vậy để có lưới điện phân phối vận hành hình tia, Merlin và Back lần lượt loại bỏ những nhánh có tổn thất công suất nhỏ nhất, quá trình sẽ chấm dứt khi lưới điện đạt được trạng thái vận hành hở Các giải thuật tìm kiếm nhánh và biên ứng dụng luật heuristic này mất rất nhiều thời gian do có khả năng xảy ra đến 2n cấu trúc nếu có n đường dây được trang bị khoá điện

Hình 2.4 mô tả giải thuật của Merlin và Back, đã được Shirmohammadi và Hong [2] bổ sung Giải thuật này chỉ khác so với giải thuật nguyên thủy của Merlin

và Back ở chỗ có xét đến điện thế ở các trạm trung gian và yếu tố liên quan đến dòng điện

Đọc dữ liệu lưới điện và khoá điện

Đóng tất cảø khoá điện

Giải bài toán phân bố công suất và

thay thế tải bằng các các nguồn dòng

Giải bài toán phân bố công suất tối ưu

Mở khoá điện có dòng bé nhất

Đóngkhoá điện vừa mởMở khoá điện có dòng bé nhất tiếp theo

Vi phạm các điều kiện vận hành

Lưới điện hình tia

Xuất kết quả

Có

KhôngKhông

Có

Hình 2.4: Giải thuật của Merlin và Back được chỉnh sửa Shirmohammadi [2] là tác giả đầu tiên sử dụng kỹ thuật bơm vào và rút ra một lượng cơng suất khơng đổi để mơ phỏng thao tác chuyển tải của lưới điện phân phối hoạt động hở về mặt vật lý nhưng về mặt tốn học là một mạch vịng Dịng cơng suất bơm vào và rút ra là một đại lượng liên tục Sau khi chỉnh sửa, kỹ thuật này vẫn cịn bộc lộ nhiều nhược điểm, cĩ thể liệt kê như sau:

- Mặc dù đã áp dụng các luật heuristics, giải thuật này vẫn cần quá nhiều thời gian để tìm ra được cấu trúc giảm tổn thất cơng suất

- Tính chất không cân bằng và nhiều pha chưa được mô phỏng đầy đủ

- Tổn thất của thiết bị trên đường dây chưa được xét đến trong giải thuật

2.4.2 Giải thuật của Civanlar và các cộng sự – kỹ thuật đổi nhánh

Giải thuật của Civanlar [3] dựa trên heuristics để tái cấu trúc lưới điện phân phối, lưu đồ mô tả giải thuật được trình bày tại hình 2.5 Giải thuật của Civanlar được đánh giá cao nhờ:

- Xác định được hai qui luật để giảm số lượng khóa điện cần xem xét

 Nguyên tắc chọn khóa đóng : việc giảm tổn thất chỉ có thể đạt được nếu như có sự chênh lệch đáng kể về điện áp tại khoá đang mở

 Nguyên tắc chọn khóa mở : việc giảm tổn thất chỉ đạt được khi thực hiện chuyển tải ở phía có độ sụt áp lớn sang phía có sụt áp bé hơn

- Xây dựng được hàm số mô tả mức giảm tổn thất công suất tác dụng khi có sự thay đổi trạng thái của một cặp khóa điện trong quá trình tái cấu trúc

2 D

loop

* N M D

I R E

E I 2 Re ) t (

Trong đó D : Tập các nút tải được dự kiến chuyển tải

Ii : Dòng điện tiêu thụ của nút thứ i

EM : Tổn thất điện áp do thành phần điện trở gây ra tại nút M

EN : Tổn thất điện áp do thành phần điện trở gây ra tại nút N

Rloop : Tổng các điện trở trên vòng kín khi đóng khoá điện đang mở Biểu thức (2.1) được rút ra từ phân tích mô hình tải phân bố tập trung Biểu thức này tỏ ra chính xác khi ứng dụng cho các lưới mẫu nhỏ nhưng chưa được kiểm chứng ở lưới điện lớn

Giảm số lần thao tác khoá điện bằng cách xem xét các luật heuristic

Tính toán tổn thất công suất cho các thao tác đóng cắt được đề nghị

Các thao tác đóng cắt làm giảm tổn thất công suất

Thực hiện thao tác đóng/cắt có mức độ giảm tổn thất công suất nhất

Phân bố công suất cho lưới điện mới

Kiểm tra quá tải và độ sụt áp cho phép

Chọn thao tác đóng/cắt kế tiếp

Hệ thống được xem là tối ưu

Không

Có

Không

Có

Hình 2.5 : Lưu đồ giải thuật của Civanlar và các cộng sự [3]

Kỹ thuật đổi nhánh thể hiện ở quá trình thay thế 01 khĩa mở bằng và 01 khố đĩng trong cùng một vịng để giảm tổn thất cơng suất Vịng được chọn để đổi nhánh là vịng cĩ cặp khố đĩng/mở cĩ mức giảm tổn thất cơng suất lớn nhất Quá trình được lặp lại cho đến khi khơng thể giảm được tổn thất nữa

Giải thuật Civanlar có những ưu điểm sau :

- Nhanh chóng xác định phương án tái cấu trúc có mức tổn thất nhỏ hơn bằng cách giảm số liên kết đóng cắt nhờ qui tắc heuristics và sử dụng công thức thực nghiệm để xác định mức độ giảm tổn thất tương đối

- Việc xác định dòng tải tương đối chính xác

Tuy nhiên, giải thuật cũng còn nhiều nhược điểm cần khắc phục:

- Mỗi bước tính toán chỉ xem xét 01 cặp khóa điện trong 01 vòng

- Chỉ đáp ứng được nhu cầu giảm tổn thất, chứ chưa giải quyết được bài toán cực tiểu hóa hàm mục tiêu

- Việc tái cấu trúc hệ thống phụ thuộc vào cấu trúc xuất phát ban đầu

2.4.3 Giải thuật di truyền (Genetic algorithm - GA)

Giải thuật di truyền - GA do D.E Goldberg đề xuất năm 1968, sau này được phát triển bởi L.Davis và Z.Michalevicz Đây là thuật toán hình thành từ việc nhận xét thế giới tự nhiên: Quá trình tiến hoá tự nhiên là quá trình tối ưu nhất, hoàn hảo nhất

Đây được xem như một tiên đề đúng, không chứng minh được, nhưng phù sinh hợp với thực tế khách quan Tư tưởng chính của giải thuật di truyền là ban đầu phát ra 1 lúc nhiều lời giải khác nhau song song Sau đó những lời giải được tạo ra, chọn những lời giải tốt nhất để làm cơ sở phát sinh ra những lời giải sau với nguyên tắc ‘càng về sau’ càng tốt hơn Quá trình đó cứ tiếp diễn cho đến khi tìm được lời giải tối ưu trong thời gian cho phép Mục tiêu chính của giải thuật di truyền không nhằm đưa ra lời giải chính xác mà đưa ra lời giải tương đối chính xác trong thời gian cho phép Giải thuật di truyền tuy dựa trên tính ngẫu nhiên nhưng ngẫu nhiên

có sự điều khiển.Tính tối ưu của quá trình tiến hoá thể hiện ở chỗ thế hệ sau bao giờ cũng tốt hơn (phát triển hơn, hoàn thiện hơn và phù hợp với môi trường hơn) thế hệ trước

Giải thuật này thích hợp cho việc tìm kiếm các bài toán có không gian nghiệm lớn như: bài toán tìm kiếm mật mã khóa có 30 chữ số… Bên cạnh đó, bài toán tái cấu trúc mạng phân phối điện với số lượng khóa vô cùng lớn nên không gian nghiệm của bài toán này rất lớn, bài toán này đòi hỏi phải tìm ra được cấu trúc tối

ưu trong thời gian nhanh nhất Như vậy thuật toán di truyền đều mô phỏng bốn quá trình tiến hoá cơ bản: lai ghép, đột biến, sinh sản, chọn lọc tự nhiên Từ ý tưởng và đặc điểm của giải thuật di truyền, ta nhận xét giải thuật này rất thích hợp để giải bài toán tái cấu trúc

Các bước quan trọng trong việc áp dụng giải thuật di truyền vào bài toán tái cấu trúc:

- Bước 1: chọn ra 1 số cấu trúc ngẫu nhiên có thể tìm được trong mạng phân phối điện

- Bước 2: kí hiệu các khóa đóng (sectionalize switches) trong mạng phân phối là 0; các khóa thường mở (tie switches) là 1

- Bước 3: tìm hệ số thích nghi và hàm mục tiêu cho từng cấu trúc đã được tạo ra ban đầu

- Bước 4: chọn ra được cấu trúc tốt nhất dựa vào hàm mục tiêu, tiếp theo đem cấu trúc này thay đổi 1 số vị trí hay còn gọi là đột biến để tạo ra cấu trúc mới

Công thức để tính toán đột biến Bnp'(gen) = Bnp(gen) + S *k *delta (2.2)

Trong đó:

 Bnp: chuỗi nhị phân tạo ra ngẫu nhiên

 Bnp’: chuỗi nhị phân tạo ra do đột biến

 S (-1, 1) với cùng xác suất GGAP đột biến

 K: giá trị ngẫu nhiên (1, PRECI)



Với a j: là từng vị trí khóa đóng mở đã được mã hóa thành chuỗi nhị phân (0 or 1)

- Bước 5: tính các hệ số thích nghi và hàm mục tiêu cho các cấu trúc vừa mới tạo ra,

và loại bỏ các cấu trúc có hàm mục tiêu nhỏ hơn

- Bước 6: nếu chưa hết thời gian cho phép thì lập lại bước 4 để tìm cấu trúc mới

- Bước 7: nếu thời gian cho phép chấm dứt thì dừng chương trình tìm kiếm và báo cáo kết quả tính được

Ưu điểm của phương pháp gen:

- Lời giải không phụ thuộc vào trạng thái khóa điện ban đầu của mạng

- Do xét không gian tìm kiếm rộng và bao quát, nhờ quá trình chọn lọc, lai hóa và đột biến nên kết quả đạt được thường là tối ưu toàn cục

- Đây là một phương pháp giải đầy tiềm năng Trong tương lai nếu cải tiến được thuật toán mạnh hơn và tốc độ tính toán của máy tính nhanh hơn thì hoàn toàn có thể áp dụng vào thực tế vận hành

Khuyết điểm:

Cũng do không gian tìm kiếm lời giải lớn nên hiện tại phương pháp này có tốc độ giải còn khá chậm

2.4.4 Giải thuật đàn kiến (Ant colony algorithm - ACS)

Ban đầu, số con kiến bắt đầu từ tổ kiến để đi tìm đường đến nơi có thức ăn Từ

tổ kiến sẽ có rất nhiều con đường khác nhau để đi đến nơi có thức ăn, nên 1 con kiến sẽ chọn ngẫu nhiên một con đường đi đến nơi có thức ăn Quan sát loài kiến, người ta nhận thấy chúng tìm kiếm nhau dựa vào dấu chân mà chúng để lại trên đường đi (hay còn gọi là dấu chân kiến để lại) Sau 1 thời gian lượng dấu chân (pheromone) của mỗi chặng đường sẽ khác nhau Do sự tích lũy dấu chân của mỗi chặng đường cũng khác nhau đồng thời với sự bay hơi của dấu chân ở đoạn đường kiến ít đi Sự khác nhau này sẽ ảnh hưởng đến sự di chuyển của những con kiến sau

đi trên mỗi đoạn đường Nếu dấu chân để lại trên đường đi nhiều thì sẽ có khả năng

thu hút các con kiến khác di chuyển trên đường đi đó, những chặng đường còn lại

do không thu hút được lượng kiến di chuyển sẽ có xu hướng bay hơi dấu chân sau 1 thời gian qui định

Điều đặc biệt trong cách hành xử loài kiến là lượng dấu chân trên đường đi có

sự tích lũy càng lớn thì cũng đồng nghĩa với việc đoạn đường đó là ngắn nhất từ tổ kiến đến nơi có thức ăn Từ khi giải thuật kiến trở thành 1 lý thuyết vững chắc trong việc giải các bài toán tìm kiếm tối ưu toàn cục đã có nhiều ứng dụng thực tế cho giải thuật này như: tìm kiếm các trang web cần tìm trên mạng, kế hoạch sắp xếp thời khóa biểu cho các y tá trong bệnh viện, cách hình thành các màu khác nhau dựa vào các màu tiêu chuẩn có sẵn, tìm kiếm đường đi tối ưu cho những người lái xe hơi… nói tóm lại phương pháp này đưa ra để giải quyết các bài toán có không gian nghiệm lớn để tìm ra lời giải có nghiệm là tối ưu nhất trong không gian nghiệm đó với thời gian cho phép hay không tìm ra cấu trúc tối ưu hơn thì dừng Phương pháp này cũng rất thích hợp để giải bài toán tái cấu trúc để có thể tìm ra trong các cấu trúc có thể của mạng phân phối có 1 cấu trúc có công suất tổn thất là nhỏ nhất Các bước để tạo ra giải thuật kiến áp dụng cho bài toán tái cấu trúc:

- Bước 1: một số cấu trúc mạng phân phối sẽ được tạo ra ban đầu

- Bước 2: mỗi cấu trúc tượng trưng cho đoạn đường mà kiến đã đi sẽ được tính toán hàm mục tiêu (giảm tổn thất công suất, cân bằng tải, v…v…)

- Bước 3: mỗi cấu trúc này sẽ được cập nhật vào ma trận dấu chân (ban đầu các

ma trận dấu chân này sẽ bằng nhau) theo công thức (2.3)

 : Dấu chân ban đầu được tạo ra cho mỗi đoạn đường

Sau khi các cấu trúc ban đầu tạo ra đã cập nhật vào ma trận dấu chân, ta sẽ chọn ra được cấu trúc tốt nhất trong số các cấu trúc ban đầu, các cấu trúc còn lại thì

ra sẽ làm bay hơi dấu chân của các cấu trúc này bằng công thức (2.4)

- Bước 4: dựa vào ma trận dấu chân ta sẽ xây dựng danh sách các cấu trúc được chọn theo công thức (2.5)

Trong đó:

: Cường độ dấu chân lớn nhất hang thứ i

: Cường độ dấu chân lớn nhất của ma trận dấu chân

: Khả năng đóng/cắt của các khóa điện trong từng vòng, giá trị này Є[0 , 1]

- Bước 5: nếu thời gian cho phép vẫn còn và các cấu trúc chọn vẫn còn thì ta quay lại bước 2

- Bước 6: nếu thời gian cho phép chấm dứt hay cấu trúc được chọn không còn thì ta dừng chương trình và xuất ra kết quả

2.4.5 Phương pháp hệ thần kinh nhân tạo (Artificial Neural Network - ANN)

Hệ thần kinh nhân tạo tỏ ra đặc biệt hữu dụng để thực hiện tái cấu trúc lưới vì chúng có thể mô phỏng mối liên hệ giữa tính chất phi tuyến tính của tải với tính chất của mạng lưới topo nhằm cực tiểu hóa tổn thất trên dây Mặc dù ANN làm giảm đáng kể thời gian tính toán ngay cả khi áp dụng cho các hệ thống phức tạp, việc ứng dụng chúng trong thực tế vẫn gặp khó khăn do những lý do sau:

- Thời gian huấn luyện kéo dài do tính chất phức tạp trong thao tác

- Việc huấn luyện cần thực hiện cho từng yếu tố cấu thành lưới điện và cần được cập nhật, điều chỉnh một cách liên tục sau này

- Các số liệu mẫu phải thật chính xác để đảm bảo kết quả tính toán có ý nghĩa Kim và các cộng sự [15] đã đề xuất một giải thuật gồm hai giai đoạn dựa trên ANN trong nỗ lực tái cấu trúc hệ thống nhằm cực tiểu hóa tổn thất Nhằm tránh những khó khăn liên quan đến khối lượng lớn các dữ liệu, Kim đã đề nghị chia hệ thống phân phối thành nhiều vùng phụ tải Tại mỗi vùng phụ tải, một hệ thống gồm hai ANN sẽ được sử dụng để phân tích mức độ tải và sau đó thực hiện tái cấu trúc tuỳ theo điều kiện của tải Việc ứng dụng ANN trong phương pháp này mang lại các kết quả tính toán nhanh vì không cần xem xét trạng thái đóng ngắt riêng rẽ trong giải thuật tổng thể Tuy nhiên, ANN cũng chỉ có thể tìm ra được trạng thái lưới sau tái cấu trúc tốt như tập số liệu huấn luyện

2.4.6 Hệ chuyên gia

Có nhiều nghiên cứu giải bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối bằng cách sử dụng hệ chuyên gia Có thể nói, hệ chuyên gia đã phối hợp được cách sử dụng các giải thuật kết hợp heuristics và tối ưu hóa cũng như các giải thuật thuần túy heuristic với các luật bổ sung dựa trên các điều kiện ràng buộc trong vận hành Taylor và Lubkeman đưa ra một hệ chuyên gia tái cấu trúc hệ thống phân phối dựa trên sự mở rộng các luật của Civanlar Taylor và Lubkeman mô tả các mục tiêu cơ bản của họ như tránh quá tải máy biến áp, quá tải đường dây và độ sụt áp không bình thường, các tác giả khẳng định rằng nếu thỏa mãn các điều kiện này sẽ dẫn đến tối thiểu hóa tổn thất

2.4.7 Phương pháp tìm kiếm TABU (Tabu Search Method - TS)

Khái niệm đầu tiên về bảng tìm kiếm (Tabu search) được dùng trong trí tuệ nhân tạo Không giống như một số giải thuật khác chẳng hạn như gen hay luyện kim, nó không liên quan đến những hiện tượng sinh học hay vật lý Giải thuật bảng tìm kiếm được đề cập bởi Fred Glover đầu những năm 1980 và đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học và kỹ thuật Trong lĩnh vực hệ thống điện

hiện đại dùng để giải quyết các vấn đề của bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối cực tiểu tổn thất trong các điều kiện vận hành bình thường, trong bài toán tái cấu trúc.TS là phương pháp tối ưu sử dụng cho các bài toán tối ưu tổ hợp

So sánh với giải thuật luyện kim và gen, TS không gian tìm kiếm và quản lý tích cực hơn Giải thuật TS được khởi tạo với một cấu hình cơ bản, và nó sẽ trở thành cấu hình hiện tại Tại mỗi bước lặp của giải thuật , một cấu trúc kề bên sẽ được định nghĩa cho cấu trúc hiện tại, mỗi bước di chuyển tiếp theo sẽ chọn ra cấu trúc tốt nhất liền kề

Giải thuật tìm kiếm này đã và đang được áp dụng rộng rãi trong xử lý một số vấn đề của mạng điện và mang lại một số kết quả rất khả quan.Thuật toán tìm kiếm Tabu được ứng dụng để tính toán các phương án tối ưu và gần tối ưu đối với bài toán tái cấu trúc bởi các bước sau đây:

- Bước 1: nhập dữ liệu nhánh, tải và nút của một hệ thống phân phối bao gồm

cả các điều kiện ràng buộc khi vận hành

- Bước 2: lựa chọn một phương án ngẫu nhiên từ không gian tìm kiếm: S0 Ω

Các nghiệm này được thể hiện bởi số lượng khóa điện sẽ được mở trong suốt quá trình tái cấu trúc

- Bước 3: thiết lập kích thước của danh sách Tabu, số lần lặp lớn nhất và đặt chỉ

số lần lặp m = 1

- Bước 4: để phương án ban đầu thu được trong bước 2 là phương án hiện tại và

phương án tốt nhất: Sbest = S0, và Scurrent = S0

- Bước 5: chạy phân bố công suất để xác định tổn thất công suất, các điện áp nút và các dòng điện nhánh

- Bước 6: tính toán hàm mục tiêu và kiểm tra phương án hiện tại có thỏa mãn các điều kiện ràng buộc Một hệ số phạt được thêm vào đối với sự vi phạm ràng buộc

- Bước 7: tính mức độ mong muốn của Sbest: fbest = f(Sbest) Mức độ mong muốn

là tổng của hàm mục tiêu và hàm phạt

- Bước 8: tạo ra một hệ các phương án trong miền lân cận của phương án hiện

tại Scurrent bằng cách thay đổi các khóa phải được mở ra Hệ các phương án này được ký hiệu là Sneighbor

- Bước 9: tính toán mức độ mong muốn cho mỗi phương án của Sneighbor, và chọn ra một phương án có mức độ mong muốn cao nhất Sneighbor_best

- Bước 10: kiểm tra xem thuộc tính của phương án thu được trong bước 9 có

trong danh sách Tabu Nếu có, đi tới bước 11, hoặc ngược lại Scurrent =

Sneighbor_best và đi tới bước 12

- Bước 11: chấp nhận Sneighbor_best nếu nó có mức độ mong muốn tốt hơn fbest và

hệ Scurrent = Sneighbor_best, ngược lại chọn một phương án tốt kế tiếp mà không có

trong danh sách Tabu để trở thành phương án hiện tại

- Bước 12: cập nhật danh sách Tabu và đặt m = m + 1

- Bước 13: lặp lại từ bước 8 tới bước 12 cho tới khi số lần lặp lớn nhất đạt

- Bước 14: lặp lại bước 5 và xuất ra phương án tối ưu

2.4.8.Phương pháp bầy đàn ( Particle Swarm Method- PSO)

Eberhart và Kennedy đã đề xuất phương pháp bầy đàn thông minh vào năm

1995, bản chất của phương pháp là hành vi thông minh của các thể khi tìm ra đường

đi ngắn nhất Nền tảng của phương pháp gồm các bước sau:

- Chọn bước di chuyển từ các nơi gần nhất

- Đi về phía đích

- Đi đến trung tâm của bầy

Từ những ý tưởng trên, sơ đồ của phương pháp bầy đàn (PSO) như sau:

Hình 2.6: Sơ đồ chung của phương pháp bầy đàn(PSO)

T ó m l ại phương pháp này được lấy cảm hứng từ các hành vi xã hội của một đàn chim di cư cố gắng để đến được một điểm đến không được biết trước Mỗi giải pháp là một con chim trong đàn và được gọi như là một "phần tử" tương tự như một nhiễm sắc thể trong GA Phương pháp này được sử dụng hiệu quả trong việc tìm kiếm cho các giải pháp tối ưu

Bắt đầu Tạo ra các điều kiện ban đầu cho mỗi cá thể

CHƯƠNG 3

THUẬT TOÁNĐỀ NGHỊ

3.1.BÀI TOÁN TÁI CẤU TRÚC MẠNG ĐỂ GIẢM CHI PHÍ NGỪNG ĐIỆN

Mục tiêu của bài toán tái cấu trúc mạng trong lưới điện phân phối là giảm thiểu chi phí ngừng điện hệ thống, đồng thời cấu trúc mạng mới cũng phải thỏa mãn các điều kiện ràng buộc Hàm mục tiêu của bài toán được thể hiện như sau:

= ( ) (3.1) Trong đó: fc là tổng chi phí ngừng điện của toàn hệ thống

Giả sử sơ đồ đơn tuyến của một phát tuyến có dạng như sau:

Hình 3.1: Sơ đồ đơn tuyến của một phát tuyến

Công suất thực và công suất phản kháng chạy trên nhánh (i +1) lần lượt được

tính theo công thức gần đúng sau:

Trong đó:

P i , Q i : Công suất tác dụng và công suất phản kháng tại nhánh thứ i

V i : Điện áp tại nút thứ i

R i,i+1 : Điện trở dây giữa nút i và nút i+1

X i,i+1 : Điện kháng dây giữa nút i và nút i+1

Thời gian mất điện:

Xét lưới điện đơn giản sau:

Hình 3.2: Sơ đồ mạng một nguồn hai phụ tải

Giả sử mỗi trên mỗi đoạn lưới đều có thiết bị phân đoạn, thời gian mất điện của từng phụ tải là:

độ tin cậy cung điện cao hơn Vì vậy, ngoài việc đảm bảo các yếu tố kỹ thuật trong vận hành, ngành điện cũng đã quan tâm đến mức độ quan trọng của các loại phụ

tải Như vậy khi tái cấu trúc hệ thống điện phân phối không thể không quan tâm đến các đặc điểm của các loại phụ tải

Hàm mục tiêu của bài toán tái cấu trúc mạng để giảm chi phí có xét đến độ tin cậy cung cấp điện có thể được mô tả như sau:

= [ đ + C ∆ 8760] (3.6)

Trong đó:

n : là tổng số nút có trong lưới điện phân phối

C0i: đơn giá bán điện thông thường của phụ tải thứ I (đ/kwh)

CPi: đơn giá điện năng khi ngừng cung cấp điện, hay còn gọi là đơn giá vi phạm hợp đồng cung cấp điện của phụ tải thứ I (đ/kwh) Đơn giá này thường cao gấp nhiều lần đơn giá bán điện thông thường C0

Pi : công suất tiêu thụ tại nút thứ i (kW)

ΔPi: tổn thất công suất trên nhánh thứ i (kW)

Tmđi: thời gian mất điện của phụ tải thứ i (h)

Bên cạnh hàm mục tiêu (3.1), bài toán còn có những điều kiện ràng buộc riêng Nếu chúng bị vi phạm thì bài toán lập tức dừng và không thỏa Dưới đây là các ràng buộc của bài toán trong luận văn này:

- Biên độ điện áp tại mỗi nút phải được duy trì trong giới hạn cho phép

≤ | | ≤ (3.7)

- Dòng điện trên mỗi nhánh không được vượt quá khả năng mang dòng của nó

| | ≤ , (3.8)

- Cấu trúc mạng phải là hình tia

- Tất cả các điểm tải đều phải được cấp điện

Trong đó:

V min , V max : Điện áp lớn nhất và điện áp nhỏ nhất

I k : Dòng điện trên nhánh thứ k

I k,max : Khả năng mang dòng lớn nhất của nhánh thứ k

Ví dụ: xét mạng điện đơn giản sau:

Hình 3.3: Sơ đồ mạng một nguồn hai phụ tải Bảng 3.1: Thông số mạng một nguồn hai phụ tải Cường độ sự

Đơn giá phạt tiền

do ngừng cung cấp điện (vnđ)

Từ kết quả trên cho thấy, số lần mất điện trên phụ tải 1, SAIFI = 1 và thời gian mất điện tổng cộng là SAIDI=5 giờ Trong khi đó, phụ tải 2 có số lần mất điện SAIFI = 2 và thời gian mất điện tổng cộng là SAIDI=10 giờ

Giả sử mỗi kWh mất điện, nhà cung cấp sẽ phải bồi thường 20,000 vnđ/kwh Vậy số tiền phải bồi thường sẽ là:

= (300 × 5 + 300 × 10) 20,000 = 90,000,000 đ

3.2 GIỚI THIỆU GIẢI THUẬT GIẢM CHI PHÍ NGỪNG ĐIỆN

Bài toán tái cấu hình lưới điện phân phối là bài toán các trạng thái đóng/mở của các khóa điện trên lưới nhằm đạt mục tiêu vận hành nào đó.Vì đặc điểm phi tuyến và rời rạc của bài toán nên rất khó để tìm lời giải bằng các phương pháp giải tích truyền thống [12] Có nhiều phương pháp tái cấu hình lưới điện phân phối sử dụng kỹ thuật thuần heuristic, heuristic kết hợp giải tích mạng, trí tuệ nhân tạo [13] Tuy nhiên, một trong những nhược điểm chung của các phương pháp trên là dễ bị bẫy vào các cực trị địa phương Để khắc phục nhược điểm này, các nghiên cứu khoa học thường sử dụng giải thuật GAs trong bài toán tái cấu hình lưới điện [9,10,11] Trong thời gian gần đây, giải thuật PSO được ứng dụng rộng rãi trong các bài toán

hệ thống điện vì có nhiều ưu điểm như tốc độ hội tụ nhanh, lập trình đơn giản [6,8] Thuật toán PSO (Particle Swarm Optimization) là một trong những thuật toán tiến hóa, dựa trên khái niệm trí tuệ bầy đàn để giải các bài toán tối ưu hóa[21].Thuật toán có nhiều ứng dụng quan trọng trong tất cả các lĩnh vực mà ở đó đòi hỏi phải giải quyết các bài toán tối ưu hóa đặc biệt là các bài toán liên quan đến

hệ thống điện.Ý tưởng chính của PSO dựa trên nền tảng tâm lý bầy đàn và tập tính

xã hội của bầy chim hoặc đàn cá Chúng di chuyển để tìm kiếm thức ăn với một vận tốc và vị trí tương ứng Sự di chuyển của chúng phụ thuộc vào kinh nghiệm của chính nó và của các thành viên khác trong bầy đàn (Pbest và Gbest)

Vận tốc Vk+1 và vị trí của chim hoặc cá được tính toán bằng biểu thức (3.9)

và (3.10)

)

1 1

i k k

i k i k

c1 : Hệ số kinh nghiệm của cá thể

c2 : Hệ số quan hệ xã hội của cá thể

Rand : Số ngẫu nhiên trong khoảng [0, 1]

Pbestik : Vị trí tốt nhất của cá thể i cho đến vòng lặp k

Gbestk : Vị trí tốt nhất của quần thể cho đến vòng lặp k

Trong công thức (3.9),  được mô phỏng theo phương trình sau:

Hình 3.5 Lưu đồ thuật toán PSO Các bước thực hiện giải thuật PSO trong bài toán tái cấu trúc lưới được thực hiện như sau:

Bước 1: Nhập các thông số lưới điện (tổng trở đường dây, thông số phụ tải, các khóa điện)

Bước 2: Xác định không gian tìm kiếm, bao gồm số lượng khóa mở, không gian tìm kiếm của mỗi khóa mở

X particle = {S1, S2, …Sβ} (3.12)

Trong đó, β là số khóa điện mở trong lưới điện

Bước 3 Khởi tạo ngẫu nhiên quần thể ban đầu với vị trí và vận tốc ngẫu nhiên trong không gian tìm kiếm (các cấu hình lưới có thể có)

Bước 4 Giải bài toán phân bố công suất bằng phương pháp Raphson với mỗi cá thể, nếu điện áp các nút nằm trong giới hạn cho phép, tính toán tổn thất công suất bằng bài toán phân bố công suất và tính toán thời gian sự cố trên các tuyến dây, Tính chi phí ngừng điện theo biểu thức (3.6)

Newton-Bước 5 Tính toán các giá trị Pbest và Gbest

Bước 6 Cập nhật vận tốc và vị trí của cá thể theo biểu thức vận tốc và vị trí của các cá thể bằng (3.9) và (3.10) Vận tốc của các khóa mở thể hiện sự di chuyển của các khóa mở

Bước 7: Lặp lại bước 4 cho đến khi thỏa mãn điều kiện ngừng lặp

Bước 8: Xuất kết quả

Hình 3.6: Lưu đồ thuật toán đề nghị

3.3 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN TRÊN MẠNG 2 NGUỒN ĐIỆN 16 NÚT

3

4 5

S1

9 7

S14

S13

S1

Hình 3.7: Mạng điện 2 nguồn 16 nút Bảng 3.2: Thông số nút mạng 2 nguồn

Bus Data

Bảng 3.3: Thông số đường dây mạng 2 nguồn

Line Data

nl nr p.u p.u p.u > 1 or < 1 tr tap at bus nl

Trường hợp 1: Giả thiết cường độ sự cố xảy ra trên các tuyến dây là bằng

nhau (λ=0.1) với thời gian sửa chữa như nhau (tsc = 10 giờ) Đơn giá bán điện là

2000 đ/kwh, Đơn giá phạt do ngừng cung cấp điện là 20,000 đ/kwh

Bảng 3.4 : Ma trận thời gian sự cố trên các tuyến dây bằng nhau

Thực hiện tính toán thủ công khi thay đổi từng khóa điện, thu được kết quả như sau:

Bảng 3.5: Tổn thất công suất và chi phí ngừng điện của từng cấu hình

STT Khóa mở Tổn thất công

suất (kW)

Chi phí ngừng điện (vnđ) Ghi chú

Hình 3.8:Độ hội tụ của chi phí ngừng điện mạng 2 nguồn 16 nút trường hợp 1

Nhận xét: Sau khi tái cấu trúc đã tìm ra cấu trúc lưới điện mới giảm được chi phí ngừng điện do giảm thời gian ngừng điện của hệ thống và xem xét đến tổn thất công suất xuống 11.4% Bên cạnh đó, cấu trúc lưới điện sau khi tái cấu trúc còn có tổn thất công suất là bé hơn cấu trúc ban đầu (giảm 11.54%)

Trường hợp 2: Giả sử đường dây 2-10 có cường độ sự cố lớn với thời gian

sửa chữa là (tsc = 30 giờ), 10-11 là 50 giờ, 11-13 là 80 giờ Đơn giá ngừng điện bằng nhau 20,000 vnđ/kwh

1.9

1.95

2 2.05