Xác định cấu hình không đổi của lưới điện phân phối để tổn thất điện năng bé nhất

Xác định cấu hình không đổi của lưới điện phân phối để tổn thất điện năng bé nhất Xác định cấu hình không đổi của lưới điện phân phối để tổn thất điện năng bé nhất Xác định cấu hình không đổi của lưới điện phân phối để tổn thất điện năng bé nhất

vii

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Nội dung nghiên cứu 3

1.3 Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn 3

1.4 Phạm vi nghiên cứu 3

1.5 Phương pháp giải quyết bài toán 4

1.6 Điểm mới của đề tài 4

1.7 Giá trị thực tiễn của đề tài 4

1.8 Bố cục của luận văn 4

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ TÁI CẤU HÌNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 6

2.1 Giới thiệu 6

2.1.1 Đặc điểm của lưới điện phân phối: 6

2.1.2 Vận hành hở lưới điện phân phối 13

2.1.3 Các bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối ở góc độ vận hành 15

2.1.4 Thực trạng lưới phân phối 16

2.1.5 Bài toán cực tiểu hàm tổn thất năng lượng 19

2.2 Các phương pháp tái cấu hình lưới điện phân phối 21

2.2.1 Giới thiệu 21

2.2.2 Mô hình toán học của tái cấu hình lưới điện phân phối 23

2.2.3 Phương pháp Heuristic 25

2.2.3.1 Phương pháp trao đổi nhánh đơn giản 25

2.2.3.2 Mô hình dòng chảy tối ưu 25

2.2.4 Phương pháp tối ưu kiến – Ant Colony Optimization Method 26

CHƯƠNG 3: CẤU HÌNH LƯỚI ĐIỆN KHÔNG ĐỔI NHẰM CỰC TIỂU TỔN THẤT

NĂNG LƯỢNG BẰNG GIẢI THUẬT GA 29

3.1 Giới thiệu 29

3.3 Thuật toán GA (Gennetic Algorithm - GA) 37

3.3.2 Các bước cơ bản chung của thuật toán GA 39

3.3.3 Áp dụng thuật toán GA cải tiến cho bài toán tái cấu hình cho lưới điện phân phối 41

+ Chuỗi gen 42

3.3.4 Tái cấu hình lưới điện phân phối nhằm giảm tổn thất năng lượng sử dụng giải thuật GA 43

CHƯƠNG 4: VÍ DỤ KIỂM CHỨNG 46

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 58

5.1 Kết luận 58

5.2 Hướng phát triển 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

ix

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2 1 Phạm vi ứng dụng của các bài toán tái cấu trúc lưới 15 Bảng 4 1 Thông số mạng 33 nút 47 Bảng 4 2 Kết quả với các khóa mở ban đầu của lưới điện phân phối 33 nút 54 Bảng 4 3 Kết quả sau khi áp dụng giải thuật GA của lưới điện phân phối 33 nút 54

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2 1 Sơ đồ hệ thống mạng phân phối hình tia 7

Hình 2 2 Sơ đồ hệ thống mạng phân phối vòng kín 8

Hình 2 3 Phát tuyến nối vòng bằng máy cắt thường đóng trên đường nối khẩn cấp 8

Hình 2 4 Lưới điện phân phối IEEE 69-bus 9

Hình 2 5 Lưới điện phân phối đơn giản 13

Hình 2 6 Mô hình lưới điện trong vận hành 14

Hình 2 7 Lưu đồ giải thuật của Rubin Taleski và Dragoslav [4] 20

Hình 3 1 Lưới điện phân phối có sự tham gia của máy phát điện phân tán 30

Hình 3 2 Lưới điện phân phối một nguồn và một vòng đơn 31

Hình 3 3 Công suất chuyển tải tối ưu trong thời gian khảo sát T 37

Hình 3 4 Ghép chéo một điểm 39

Hình 3 5 Ghép chéo đa điểm 40

Hình 3 6 Đột biến một điểm 40

Hình 3 7 Đột biến hai điểm 41

Hình 3 8 Đột biến ba điểm 41

Hình 3 9 Lưới điện phân phối đơn giản 42

Hình 3 10 Chuỗi gen cho hình 3.9 (a) 43

Hình 3 11 Chuỗi gen cho hình 3.9 (b) 43

Hình 3 12 Lưu đồ giải thuật GA của bài toán 45

Hình 4 1 Lưới điện 33 nút 46

Hình 4 2 Công suất tác dụng tại các nút 1-11 50

Hình 4 3 Công suất tác dụng tại các nút 12-22 50

Hình 4 4 Công suất tác dụng tại các nút 23-33 51

Hình 4 5 Công suất tác dụng các nút trong các thời điểm khác nhau 51

Hình 4 6 Công suất phản kháng tại các nút 1-11 52

Hình 4 7 Công suất phản kháng tại các nút 12-22 52

Hình 4 8 Công suất phản kháng tại các nút 23-33 53

Hình 4 9 Công suất phản kháng các nút trong các thời điểm khác nhau 53

xi

Hình 4 10 Đặc tính hội tụ lần chạy 1 55

Hình 4 11 Đặc tính hội tụ lần chạy 2 55

Hình 4 12 Đặc tính hội tụ lần chạy 3 56

Hình 4 13 Đặc tính hội tụ lần chạy 4 56

Hình 4 14 Đặc tính hội tụ lần chạy 5 57

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

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 Tổn thất năng lượng trên lưới phân phối hiện nay khoảng 10%-11%, so với 2%-3% trên lưới điện truyền tải Do đó nghiên cứu các biện pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới phân phối là một nhu cầu cần được giải quyết và cũng hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích kinh tế Hiện nay, có nhiều biện pháp để giảm tổn thất điện năng trong quá trình phân phối điện năng như: bù công suất phản kháng, nâng cao điện áp vận hành lưới điện phân phối, hoặc tăng tiết diện dây dẫn Tuy nhiên, 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 khi thực hiện

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 và lựa chọn cấu trúc lưới không đổi trong một thời gian dài để vận hành nhằm mang lại tính khả thi về kỹ thuật và mang lại lợi ích kinh kế (đầu tư ban đầu và chi phí khi vận hành) Ngoài mục tiêu giảm tổn thất điện năng, lựa chọn cấu trúc lưới điện phân phối phù hợp không đổi còn có thể nâng cao khả năng mang tải của lưới điện, làm giảm sụt áp cuối đường dây và giảm thiểu rủi ro cho một 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 năng lượng 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

điện phân phối để tổn thất điện năng bé nhất trong khi đồ thị phụ tải là thay đổi theo thời gian thông qua tái cấu hình lưới điện

Thực tế cho thấy, khi vận hành với cấu hình thay đổi liên tục nhằm mục tiêu tổn thất điện năng là bé nhất không thể bù đắp vào chi phí cho việc thay đổi các khóa điện trong nhiều đoạn thời gian dài, mà cần phải xác định được một cấu hình giảm tổn thất điện năng là nhiều nhất không đổi để tổn thất điện năng là bé nhất Lưới điện không đổi tốt nhất thì lợi nhuận đạt hiệu quả nhất

Để tìm ra được cấu hình tốt nhất cần có phải cấu hình lại lưới điện nhằm tìm

ra được một cấu hình vận hành tốt nhất Hiện nay, các giải thuật tái cấu trúc lưới luôn được xem xét ở hai góc độ thiết kế và vận hành Ở góc độ thiết kế, cần phải chỉ ra vị trí đặt khoá điện và sử dụng loại khoá gì (máy cắt, máy cắt có tải, dao cách ly,…) để

có thể cực tiểu hoá tổn thất năng lượng và giảm chi phí đóng/cắt khi chuyển tải, giúp điều độ viên có không gian điều khiển đủ lớn đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng trong tương lai Ở góc độ vận hành, dựa vào các vị trí khoá điện có sẵn, điều độ viên phải chỉ ra cấu trúc vận hành sao cho chi phí vận hành bao gồm chi phí chuyển tải và tổn thất năng lượng là bé nhất Khi có sự cố hay cần sửa chữa lưới điện, cần phải tái cấu trúc lưới điện sao cho giảm thiểu số lượng khách hàng bị mất điện, chống quá tải các phần tử trên lưới, đảm bảo chất lượng điện năng và giảm tổn thất năng lượng

Như vậy, việc tìm ra cấu hình lưới điện phân phối bằng giải thuật tái cấu hình nhằm tìm ra cấu hình tốt nhất với mục tiêu là tổn thất điện năng là bé nhất cũng như mang lại các lợi ích khác như có thể nâng cao khả năng mang tải của lưới điện, làm giảm sụt áp cuối đường dây và giảm thiểu rủi ro cho một số lượng hộ tiêu thụ bị mất điện khi có sự cố hay khi cần sửa chữa đường dây Trên cơ sở những những kết quả

của các công trình nghiên cứu trước đây đã đạt được, đề tài “Xác định cấu hình

không đổi của lưới điện phân phối để tổn thất điện năng bé nhất” với mục đích

nghiên cứu, áp dụng thuật toán nhằm để lưới điện phân phối vận hành với tổn thất điện năng là bé nhất nhằm mang lại lợi ích cho công ty quản lý lưới điện nói riêng và ngành điện nói chung [1-3]

1.2 Nội dung nghiên cứu

Mục tiêu của luận văn là chọn một giải thuật thích hợp nhằm tìm ra một cấu hình lưới điện không đổi với tổn thất điện năng là bé nhất Từ mục tiêu đưa ra như trên, nên nhiệm vụ bao gồm các vấn đề sau:

1 Tìm hiểu các nội dung cơ bản về lưới điện phân phối

2 Tìm hiểu về các giải thuật tái cấu hình lưới điện phân phối và chọn lựa chọn giải thuật phù hợp để giải bài toán

3 Xây dựng hàm mục tiêu đặt ra để đề xuất phương pháp giải quyết

4 Kiểm tra trên lưới điện phân phối 33 nút mẫu của IEEE

5 Chạy trên phần mềm MatLAB để kiểm chứng giải thuật đề xuất

6 Đánh giá lại phương pháp thực hiện, đề xuất những hướng nghiên cứu nhằm phát triển tốt hơn vấn đề đang quan tâm là giảm tổn thất điện năng với cấu hình không đổi trong thời gian một ngày

1.3 Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu việc xác định cấu hình lưới điện không đổi của lưới điện phân phối nhằm để tổn thất điện năng là bé nhất thông qua giải thuật tái

cấu hình

1.4 Phạm vi nghiên cứu

- Lưới điện phân phối

- Các thuật toán tái cấu hình trong lưới điện phân phối

- Hàm mục tiêu là tổn thất điện năng bé nhất với cấu hình phù hợp nhất cho lưới điện phân phối

1.5 Phương pháp giải quyết bài toán

- Áp dụng các phương pháp giải tích mạng điện xây dựng hàm mục tiêu nhằm cực tiểu tổn thất năng lượng kết hợp với giải thuật tái cấu hình lưới điện phân phối để tìm ra cấu hình lưới điện là không đổi

- Sử dụng giải thuật GA để giải bài toán tái cấu hình lưới điện phân phối với cấu hình lưới điện là không đổi nhằm tổn thất điện năng là bé nhất

1.6 Điểm mới của đề tài

- Xây dựng hàm mục tiêu giải quyết vấn đề giảm tổn thất điện năng với cấu hình lưới điện là không đổi

- Áp dụng giải thuật GA để giải quyết bài toán

1.7 Giá trị thực tiễn của đề tài

- Cung cấp một giải thuật tính tổn thất điện năng dựa vào công suất trung bình

- Góp phần vào các nghiên cứu liên quan tái cấu trúc lưới điện và tổn thất điện năng

- Làm tài liệu tham khảo cho các công tác nghiên cứu về lưới điện phân phối có tổn thất điện năng là bé nhất với giải thuật tái cấu hình lưới điện phân phối

1.8 Bố cục của luận văn

Đề tài dự kiến gồm 5 chương:

Chương 4 : Ví dụ kiểm chứng

Chương 5 : Kết luận và hướng phát triển

Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ TÁI CẤU HÌNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

2.1 Giới thiệu

2.1.1 Đặc điểm của lưới điện phân phối:

Cấp phân phối biểu diễn cho cấp cấu trúc thấp nhất của hệ thống điện, thường gồm có 2 cấp điện áp

- Điện áp sơ cấp hay điện áp phát tuyến tương đối cao (chẳng hạn 15 kV, 22 kV)

- Điện áp thứ cấp hay điện áp tiêu thụ là điện áp thấp (chẳng hạn 110 V, 220 V, 380V)

Nhiệm vụ của cấp phân phối là phân phối điện năng cho các phụ tải nhỏ (sinh hoạt) và các phụ tải tương đối nhỏ (thương mại và công nghiệp nhỏ), các phụ tải lớn thường được cung cấp trực tiếp từ cấp cao hơn (như cấp truyền tải và cấp truyền tải phụ) Mặc dù phần lớn điện năng sản xuất được thường được bán cho cấp phân phối nhưng cấp này lại chia thành một số lớn các mảng độc lập và mỗi phần nhỏ này chỉ tiếp nhận một lượng công suất vừa phải và chỉ liên kết về điện với nhau thông qua cấp truyền tải phụ

Một phần phân chia của cấp phân phối được gọi là mạch phân phối Thường thì các mạch phân phối được cách biệt nhau về địa lý nghĩa là mỗi mạch phân phối cung cấp riêng biệt cho một khu vực Tuy vậy, trong một số trường hợp vẫn

có sự đan xen nhau giữa các vùng của mạch phân phối, chẳng hạn mạng điện một chiều và mạng điện xoay chiều có thể phục vụ cho cùng một khu vực Hiện tại, mạch phân phối đơn giản được cung cấp từ một nguồn riêng gọi là trạm phân phối (trạm biến áp), phụ tải của những mạch này được giữ đủ nhỏ sao cho một mạch như vậy có thể bị cắt điện, chẳng hạn do sự cố, có thể được tái lập lại sau đó

mà không gây biến động trong các phần mạch còn lại Điều này làm giới hạn khối công suất có thể được duy trì bởi từng mạch phân phối đến mức tương đối nhỏ so với khối công suất duy trì trong cấp truyền tải [14-16]

Hệ thống phân phối thông dụng có thể được phân loại như sau:

Cầu chì MBA phân phối

Nhánh

Cầu chì nhánh Nhánh

phụ

Hình 2 2 Sơ đồ hệ thống mạng phân phối vòng kín

 Hệ thống mạng điện

- Mạng điện sơ cấp và thứ cấp hình tia

Hình 2 3 Phát tuyến nối vòng bằng máy cắt thường đóng trên đường nối khẩn cấp

- Mạng điện thứ cấp với dây phát tuyến hình tia

Những hệ thống này theo thứ tự tăng dần theo chi phí, tính linh hoạt và độ tin cậy trong vận hành Do vậy, chúng được dùng trong những vùng mà mật độ phụ tải tăng dần theo thứ tự nêu trên Quan trọng hơn hết có lẽ là hệ thống hình tia (dùng trong vùng nông thôn, thành phố hay ngoại ô) và hệ thống mạng thứ cấp (dùng cho các khu vực thương mại ở những thành phố lớn)

Hệ thống điện phân phối là lưới điện chuyển tải điện năng trực tiếp từ các trạm biến thế trung gian đến khách hàng Đường dây truyền tải thường được vận hành mạch vòng hay còn gọi là mạch tia, còn các đường dây phân phối điện 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 [4-8]

66

67 68 69

- Lưới phân phối trung áp có điện áp 6, 10, 15, 22 kV phân phối điện cho các trạm phân phối trung áp / hạ áp và các phụ tải trung áp

- Lưới hạ áp cấp điện cho các phụ tải hạ áp 380/220V Các động cơ công suất lớn

và lò điện dùng trực tiếp điện áp 6 10 kV, còn tuyệt đại bộ phận phụ tải dùng điện áp 0,4 kV

+ Ngoài các sự cố gây mất điện trên lưới phân phối còn có các yêu cầu mất điện

kế hoạch khá dài để bảo quản, cải tạo và để đóng trạm mới…trên lưới điện phân phối

+ Lưới phân phối có nhiệm vụ chính trong việc đảm bảo chất lượng phục vụ tải (bao gồm chất lượng điện áp và độ tin cậy, liên tục cung cấp điện)

+ Lưới phân phối có cấu trúc kín nhưng vận hành hở (lưới phân phối kín / hở) Khi sự cố phần lưới phân phối sau máy cắt gần điểm sự cố nhất về phía nguồn

bị cắt điện, sau khi cô lập đoạn lưới sự cố, phần lưới tốt còn lại sẽ được đóng điện để tiếp tục vận hành Chỉ có đoạn lưới sự cố bị mất điện cho đến khi sửa chữa xong Phụ tải đặc biệt cần độ tin cậy cao được dự phòng riêng bằng đường dây trung áp hay hạ

áp

+ Phụ tải của lưới phân phối có độ đồng thời thấp

Hệ thống điện phân phối là lưới điện chuyển tải điện năng trực tiếp từ các trạm biến thế trung gian đến khách hàng Đường dây truyền tải thường được vận hành mạch vòng hay mạch tia, còn các đường dây phân phối điện 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

Một đường dây phân phối điện luôn có nhiều loại phụ tải khác nhau 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 tải điện, 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 điện năng trên lưới điện phân phối

Để giảm tổn thất điện năng và chống quá tải trên đường dây, 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 điện phân phối Chính vì vậy, trong quá trình thiết kế, các loại khoá điện sẽ được lắp đặt tại các vị trí có lợi nhất để khi thao tác đóng/cắt các khoá điện 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, lưới điện phân phối trong quá trình phát triển thì phụ tải liên tục thay đổi và có chiều hướng tăng dần, vì vậy xuất hiện nhiều mục tiêu vận hành lưới điện phân phối để phù hợp với tình hình cụ thể của phụ tải thay đổi 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

Hình 1.2 mô tả một lưới điện phân phối đơn giản gồm có 2 nguồn và nhiều khoá điện Khoá SW1, SW5 và RC3 ở trạng thái mở để đảm bảo lưới điện vận hành hở Các đoạn tải LN2 và LN6 nằm ở cuối lưới của nguồn điện SS2 Để cải thiện chất lượng điện năng ở cuối lưới, bộ tụ bù được lắp giữa LN4 và SW2 và máy biến thế điều áp được lắp giữa LN3 và LN9 Tất nhiên, các thiết bị này đều có thể được vận hành ở chế độ thông số không đổi trong thời gian vận hành hay thông số thay đổi bằng cách điều khiển từ xa hay tại chỗ

Hình 2 5 Lưới điện phân phối đơn giản

Khi vận hành hệ thống điện phân phối như Hình 1.2, có thể giảm tổn thất điện năng bằng cách chuyển một số tải từ nguồn SS2 sang nguồn SS1, ví dụ: đóng RC3 và

mở SW2 để chuyển các đoạn tải LN5 và LN6 từ nguồn SS2 sang SS1 Việc phân tích lựa chọn các cách chuyển tải này là nội dung của các giải thuật tái cấu trúc lưới Trên lưới điện phân phối thực tế có hàng trăm khoá điện, việc tìm ra cách chuyển tải tốt nhất trong tổ hợp các khoá điện khi chuyển tải sẽ cần một thời gian rất dài và còn phải xem xét đến các điều kiện ràng buộc kỹ thuật Vì vậy cần thiết phải có một giải thuật tái cấu trúc lưới để có thể nhanh chóng tìm ra cấu trúc vận hành tốt nhất cho lưới điện phân phối theo các mục tiêu điều khiển cụ thể [15]

2.1.2 Vận hành hở lưới điện phân phối

Lưới điện phân phối thường được vận hành hở vì lưới phân phối có các đặc trưng như sau:

- Số lượng phần tử như các lộ ra, nhánh rẽ, thiết bị bù, phụ tải của lưới điện phân phối nhiều hơn lưới truyền tải từ 5-7 lần nhưng mức đầu tư chỉ hơn từ 2-2.5 lần

- Có rất nhiều khách hàng tiêu thụ điện năng với công suất nhỏ và nằm trên diện rộng, nên khi có sự cố, mức độ thiệt hại do gián đoạn cung cấp điện ở lưới điện phân phối gây ra cũng ít hơn so với sự cố của lưới điện truyền tải

RC3 SW3

SW1 RC1

Hình 2 6 Mô hình lưới điện trong vận hành

Do những nét đặc trưng trên, lưới điện phân phối cần vận hành hở dù có cấu trúc mạch vòng vì các lý do như sau:

- Tổng trở của lưới điện phân phối vận hành hở lớn hơn nhiều so với vận hành vòng kín nên dòng ngắn mạch bé khi có sự cố Vì vậy, chỉ cần chọn các thiết bị đóng cắt có dòng ngắn mạch chịu đựng và dòng cắt ngắn mạch bé, nên mức đầu tư giảm đáng kể

- Trong vận hành hở, các relay bảo vệ lộ ra chỉ cần dùng các loại relay đơn giản rẻ tiền như relay quá dòng, thấp áp… mà không nhất thiết phải trang bị các loại relay phức tạp như định hướng, khoảng cách, so lệch… nên việc phối hợp bảo vệ relay trở nên dễ dàng hơn, nên mức đầu tư cũng giảm xuống

- Chỉ cần dùng cầu chì tự rơi (FCO) hay cầu chì tự rơi kết hợp cắt có tải (LBFCO)

để bảo vệ các nhánh rẽ hình tia trên cùng một đoạn trục và phối hợp với Recloser để tránh sự cố thoáng qua

- Khi sự cố, do vận hành hở, nên sự cố không lan tràn qua các phụ tải khác

- Do được vận hành hở, nên việc điều khiển điện áp trên từng tuyến dây dễ dàng hơn và giảm được phạm vi mất điện trong thời gian giải trừ sự cố

- Nếu chỉ xem xét giá xây dựng mới lưới phân phối, thì phương án kinh tế nhất là các lưới hình tia

2.1.3 Các bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối ở góc độ vận hành

Các bài toán vận hành lưới điện phân phối mô tả các hàm mục tiêu tái cấu trúc lưới điện như sau:

- 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 1 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 (đây là hàm đa mục tiêu)

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 1.1 trình bày phạm vi ứng dụng của các bài toán tái cấu trúc theo đặc điểm lưới điện phân phối

Tên bài toán 1 2 3 4 5 6

Khoá điện được điều khiển từ xa   

Chi phí chuyển tải thấp, không mất

điện khi chuyển tải

Chi phí chuyển tải cao, mất điện

khi chuyển tải

Lưới điện thường xuyên bị quá tải   

Lưới điện hầu như không quá tải    

2.1.4 Thực trạng lưới phân phối

Hiện nay, lưới phân phối hiện nay của Việt Nam có nhiều cấp điện áp khác nhau, chi phí chuyển tải lớn và phải cắt điện khi chuyển tải vì:

- Do lịch sử phát triển, đặc điểm địa lý ở mỗi miền đất nước nên có nhiều cấp điện

áp phân phối và giữa các miền các cấp điện này cũng khác nhau (6.6, 10, 15, 22,

Việc chuyển tải chỉ xảy ra khi:

- Chống quá tải đường dây, trạm biến áp trung gian ở những nơi phụ tải phát triển nhanh, vào giờ cao điểm hay khi có công tác sửa chữa các mạch vòng truyền tải

- Tái cấu trúc lưới khôi phục cung cấp điện sau khi cô lập sự cố hay sửa chữa, cải tạo đường dây và trạm biến áp theo định kỳ

Vì các khó khăn trên, mục tiêu vận hành lưới điện phân phối phù hợp với điều kiện Việt Nam hiện nay có thể đề nghị như sau:

- Xác định cấu trúc lưới điện không thay đổi trong thời đoạn khảo sát để tổn thất năng lượng bé nhất – bài toán 2

- Tái cấu trúc lưới điện chống quá tải, 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

4

- Khôi phục lưới điện sau sự cố hay cắt điện sửa chữa – bài toán 5

- 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 – bài toán 6: hàm đa mục tiêu

Để giải quyết bài toán tái cấu trúc lưới thống điện phân phối, trước tiên phải xây dựng hàm mục tiêu Ví dụ mục tiêu là cực tiểu hóa tổn thất trên toàn hệ thống Vấn

đề tái cấu trúc hệ thống cũng tương tự như việc tính toán phân bố công suất tối ưu Tuy nhiên, tái cấu trúc yêu cầu một khối lượng tính toán lớn do có nhiều biến số tác động đến các trạng thái khóa điện và điều kiện vận hành như: Lưới điện phân phối phải vận hành hở, không quá tải máy biến áp, đường dây, thiết bị đóng cắt… và sụt

áp tại hộ tiêu thụ trong phạm vị cho phép Về mặt toán học, tái cấu trúc lưới là bài toán qui hoạch phi tuyến rời rạc theo dòng công suất chạy trên các nhánh, tại [1] như sau:

Cực tiểu hàm F =  

 

n 1 i

n 1

Với: n : Số nút tải có trên lưới

Cij : Hệ số trọng lượng của tổn thất trên nhánh ij

Lij : Tổn thất của nhánh nối từ nút i đến nút j

Sij : Dòng công suất trên nhánh ij

Dj : Nhu cầu công suất điện tại nút j

DVij : Sụt áp trên nhánh ij

Stf : Dòng công suất trên đường dây ft

ft : Các đường dây được cung cấp điện từ máy biến áp t

áp tại nơi tiêu thụ được trình bày qua (2-3) và (2-4) Biểu thức (2-5) đảm bảo rằng

các trạm biến thế hoạt động trong giới hạn công suất cho phép, trong khi mạng phân phối hình tia được đảm bảo qua (2-6)

Với mô tả trên, tái cấu trúc hệ thống lưới điện phân phối là bài toán qui hoạch phi tuyến rời rạc Hàm mục tiêu bị gián đoạn, rất khó để giải bài toán tái cấu trúc bằng phương pháp giải tích toán học truyền thống [2-4]

2.1.5 Bài toán cực tiểu hàm tổn thất năng lượng

Giả thiết để đơn giản bài toán tái cấu trúc lưới để tổn thất năng lượng là bé nhất Trong thực tế, ngay cả ở những nước công nghiệp tiên tiến, chi phí chuyển tải ảnh hưởng rất lớn đến quyết định thay đổi cấu trúc lưới Vì đôi khi chi phí này lớn hơn nhiều lợi ích thu được Vì thế trong vận hành, cấu trúc lưới chỉ thay đổi khi:

- Phải cô lập sự cố và tái cấu trúc lưới chống quá tải lưới, máy biến thế nguồn

- Mức giảm tổn thất năng lượng ít nhất đủ bù đắp các chi phí chuyển tải

Vì vậy xuất hiện bài toán xác định cấu trúc lưới điện không đổi trong thời gian khảo sát để tổn thất năng lượng bé nhất

Tiếp cận bài toán này, Rubin Taleski [4] đề nghị một giải thuật cũng dựa vào giải thuật giảm tổn thất công suất thuần heuristic của Civanlar [5] nhưng thay hàm tổn thất công suất bằng hàm tổn thất năng lượng được xây dựng bằng cách cộng đồ thị phụ tải và điện áp trung bình tính trong 24 giờ theo lưu đồ Hình 2.2

Hình 2 7 Lưu đồ giải thuật của Rubin Taleski và Dragoslav [4]

Ưu điểm nổi bật của giải thuật là số vịng lặp của bài tốn giảm ∆A bằng với số vịng lặp tìm cấu trúc lưới cĩ ∆P sau khi qui đổi đồ thị phụ tải, điện áp thành một lượng cơng suất đẳng trị để cĩ thể sử dụng cơng thức giảm tổn thất cơng suất của Civanlar [5] Cơng thức tính tổn thất cơng suất đẳng trị được trình bày tại 2-7

m M2m 1

a m

"

) i ( m

"

) i ( m 2 M m 2

z m

"

) i ( m

"

) i ( m 2 M m Change

V

R )

i ( C Q j P V

R Q

j P V

R Re

1

k (k)

P ) k ,i (

n 1

j (i) (j)

P ) j ( 2 n

1 i

n 1

j (i) (j)

P ) j (

"

P : Cơng suất trung bình cần chuyển tải

Q 2 P

2 , 

 : Moment bậc 2 của đồ thị phụ tải P và Q của tải cĩ trên lưới Tuy nhiên những nhược điểm cơ bản của giải thuật cĩ thể liệt kê như sau:

- Cài tất cả các vòng ở trạng thái không tối ưu

- Tối ưu hoá các vòng độc lập

- Tính điện áp trung bình tại các nút và dòng công suất trung bình

- Đánh dấu các vòng ở trạng thái không tối ưu khi có dòng công suất thay đổi

- Chọn vòng kế tiếp để tối ưu hoá

- Ước tính tổn thất năng lượng sẽ giảm

- Chọn nhành trong vòng để mở

Đánh dấu vòng vừa mở là tối ưu Thay đổi cấu trúc lưới và lưu trữ để so sánh với vòng lặp kế tiếp

Cấu trúc lưới điện tối ưu

Có vòngchưa tối ưu không

Tìm được nhánh mở tốt

Không Có

Không

Có

- Do sử dụng giải thuật nền của Civanlar [5] nên thời gian giải lâu do phải tính lại

độ giảm tổn thất công suất đẳng trị (đại diện cho việc giảm DA) trên một vòng kín khi đánh giá tìm vòng kín chuyển tải tốt nhất

- Khi trên lưới có quá nhiều loại đồ thị phụ tải, xác định tổn thất công suất đẳng trị cũng rất phức tạp làm giảm tốc độ tính toán đáng kể do phải tính các chỉ số Q

2

P

2 , 

 khi cộng các đồ thị phụ tải với nhau

- Trong thực tế, để có đầy đủ đồ thị phụ tải của tải là điều khó khăn

Nhận xét:

- Bài toán cực tiểu tổn thất năng lượng là một bài toán quan trọng đối với những lưới điện có hệ thống SCADA chưa phát triển và không được trang bị nhiều các thiết bị đóng cắt có tải nên chi phí chuyển tải cao Do đó phù hợp với điều kiện vận hành lưới điện phân phối của Việt Nam

- Các giải thuật của Rubin Taleski [4] yêu cầu đến đồ thị phụ tải của từng tải tiêu thụ trong hệ thống Đây là thông số khó đáp ứng nhất vì phải trang bị rất nhiều

bộ ghi dữ liệu rất đắt tiền Vì vậy, xây dựng một giải thuật tái cấu trúc lưới cực tiểu tổn thất điện năng mà không cần dùng dạng đồ thị phụ tải là một điều cần thiết

Xác định cấu trúc lưới không đổi có tổn thất điện năng bé nhất: Trong luận văn này đã chứng minh được: Cấu trúc lưới giảm tổn thất năng lượng được xác định bằng giải thuật tái cấu trúc lưới giảm ∆P khi khi sử dụng công suất tải trung bình trong thời gian khảo sát Do đó, ở bài toán 2 sẽ không cần dùng thông số đồ thị phụ tải như các giải thuật hiện có mà chỉ cần năng lượng tiêu thụ của tải trong thời gian khảo sát

để tính công suất tiêu thụ trung bình của phụ tải

2.2 Các phương pháp tái cấu hình lưới điện phân phối

2.2.1 Giới thiệu

Tái cấu hình lưới điện phân phối cũng là một phần trong vận hành hệ thống điện Lưới điện phân phối là một phần rộng lớn nhất của hệ thống điện Chúng gây ra tổn thất công suất lớn vì có mức điện áp thấp Mục tiêu tái cấu hình của lưới điện phân phối là tìm một cấu trúc vận hành hình tia có tổn thất công suất bé nhất dưới các điều kiện hoạt động bình thường Thông thường, lưới điện phân phối được hình thành khi các mạng liên kết với nhau, trong khi hoạt động chúng sắp xếp thành một cấu trúc cây hình tia Điều này có nghĩa là hệ thống phân phối được chia thành nhiều hệ thống con, trong đó có chứa một số các khóa điện thường đóng và một số các khóa điện thường mở Theo lý thuyết đồ thị, lưới điện phân phối có thể được biểu diễn với một đồ thị của G (N, B) có chứa một tập hợp các nút N và một tập hợp các nhánh B

Mỗi nút đại diện cho một nút nguồn hoặc một nút nơi nhận, trong khi một nhánh đại diện cho một đường nhánh có thể tải (khóa điện đóng) hoặc không tải (khóa điện mở) Do cấu trúc lưới điện hình tia, vì vậy mà các nhánh tạo thành một tập dạng cây

mà mỗi nút tải được cung cấp từ duy nhất một nút nguồn Do đó, bài toán tái cấu hình lưới điện phân phối là tìm ra một cấu hình vận hành hình tia mà tổn thất công suất là bé nhất trong khi vẫn thỏa mãn các ràng buộc vận hành Trong thực tế, tái cấu hình có thể được xem như là bài toán xác định một dạng cây tối ưu của đồ thị cho

trước

Hiện nay, có rất nhiều thuật toán đã được sử dụng để giải bài toán tái cấu hình: phương pháp Heuristic, hệ chuyên gia, tối ưu hóa tổ hợp với các nhánh riêng biệt và phương pháp giới hạn, lập trình tiến hóa hoặc thuật toán di truyền (GA) Năm 1975, Merlin và Back là những người đầu tiên đề xuất nhánh riêng biệt và phương pháp giới hạn để giảm tổn thất trong một lưới điện phân phối Do tính chất tổ hợp ngẫu nhiên của bài toán, nó đòi hỏi phải kiểm tra một số lượng lớn các cấu hình cho một

hệ thống thực Shirmohammadi và Hong đã cải tiến phương pháp Heuristic đề cập trước đó bởi Merlin và Back Fan và các cộng sự kỹ thuật Heuristic, tìm kiếm đề xuất

để khôi phục hệ thống và cân bằng tải của nhiều nhánh Castro và Franca đề xuất các thuật toán Heuristic điều chỉnh để khôi phục hệ thống và cân bằng tải Các ràng buộc vận hành được kiểm tra thông qua giải bài toán phân bố công suất bằng phương pháp Newton-Raphson Baran và Wu đã trình bày một phương pháp tái cấu hình dựa trên phương pháp trao đổi nhánh để giảm tổn thất và cân bằng tải trong các nhánh Để hỗ

trợ việc tìm kiếm, hai phương pháp phân bố công suất tương đối với mức độ chính xác khác nhau được sử dụng Ngoài ra, họ đề xuất một biểu thức đại số mà cho phép ước lượng việc giảm tổn thất cho sự thay đổi cấu hình

Liu và các cộng sự đề xuất một hệ chuyên gia để giải bài toán phục hồi và giảm tổn thất trong hệ thống phân phối Mô hình bài toán tái cấu hình là bài toán tối

ưu phi tuyến tổ hợp Để tìm ra giải pháp tối ưu, cần thiết phải xem xét tất cả các cấu trúc cây có thể được tạo ra do sự đóng mở của các khóa điện hiện có trong mạng Nahman và Strbac trình bày phương pháp Heuristic khác Thuật toán bắt đầu từ một mạng rỗng hoàn toàn, với tất cả các khóa điện và tất cả các tải bị ngắt kết nối Các điểm tải lần lượt được kết nối vào các nhánh con hiện có Kỹ thuật tìm kiếm này cũng không đảm bảo tối ưu toàn cục Zhu và các cộng sự đề xuất phương pháp dựa trên các quy tắc để nghiên cứu tái cấu hình lưới điện phân phối (DNRC) Mô hình DNRC với ràng buộc công suất của đường dây được thiết lập, trong đó mục tiêu là để giảm tổn thất công suất của hệ thống Không giống như phương pháp đổi nhánh truyền thống, các nhánh chuyển đổi được chia thành ba loại Các quy tắc được sử dụng để tái cấu hình tối ưu của lưới điện phân phối được hình thành dựa trên kinh nghiệm vận hành hệ thống và các loại nhánh chuyển đổi Gần đây, các phương pháp mới dựa trên thuật toán di truyền (GA) đã được sử dụng trong DNRC Các phương pháp dựa trên thuật toán GA tốt hơn so với các thuật toán Heuristic truyền thống

trong việc tìm tối ưu toàn cục

2.2.2 Mô hình toán học của tái cấu hình lưới điện phân phối

Thông thường bài toán tái cấu hình lưới điện phân phối (DNRC) là quan tâm đến bài toán giảm tổn thất công suất trên lưới điện phân phối Mô hình toán học của

bài toán DNRC có thể được thể hiện bởi dòng điện nhánh như sau:

1

NL

l l l l

k R I



 l  NL (2-8) Với :

Vi: Điện áp nút tại nút i

K l : Đại diện cho trạng thái của các nhánh (K l =1 nếu nhánh l đóng, và K l = 0

(a) Tính khả thi: Tất cả các nút trong mạng phải được kết nối bởi một số nhánh, tức là ở đó không có nút nào bị tách biệt

(b) Hình tia: Số lượng các nhánh trong mạng phải nhỏ hơn so với số lượng các

nút một đơn vị (k l * NL = N - 1)

Do đó, cấu hình mạng cuối cùng phải được bố trí hình tia và tất cả các tải vẫn phải kết nối

2.2.3 Phương pháp Heuristic

2.2.3.1 Phương pháp trao đổi nhánh đơn giản

Ý tưởng cơ bản của phương pháp đổi nhánh Heuristic là tính toán sự thay đổi của tổn thất công suất bằng cách vận hành một cặp các khóa điện (đóng một và mở một khóa điện khác vào cùng một thời điểm) Mục đích là để giảm tổn thất công suất

Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản và dễ hiểu Những nhược điểm:

+ Các cấu hình cuối cùng phụ thuộc vào cấu hình mạng ban đầu

+ Giải pháp là một tối ưu địa phương, chứ không phải là tối ưu toàn cục + Mất nhiều thời gian cho việc lựa chọn và vận hành từng cặp các khóa điện cũng như tính toán phân bố công suất trong mạng hình tia tương ứng

2.2.3.2 Mô hình dòng chảy tối ưu

Nếu trở kháng của tất cả các nhánh trong mạng được thay thế bởi các điện trở của nhánh tương ứng, phân bố dòng công suất đáp ứng các định luật KCL và KVL được gọi là một mô hình dòng chảy tối ưu Khi phân bố công suất trong một vòng kín

là dòng chảy tối ưu, tổn thất công suất trong mạng tương ứng sẽ là nhỏ nhất Do đó, ý tưởng cơ bản của mô hình dòng chảy tối ưu là mở khóa điện của nhánh có dòng điện thấp nhất trong vòng kín, các bước của thuật toán Heuristic dựa trên một mô hình dòng chảy tối ưu là:

(1) Tính toán phân bố công suất của mạng hình tia ban đầu

(2) Đóng tất cả các các khóa điện thường mở để tạo thành các mạng vòng

(3) Tính toán dòng điện tương đương bơm vào tất cả các nút trong một vòng thông qua phương pháp bơm dòng điện

(4) Thay thế trở kháng của nhánh tương ứng bằng điện trở của nhánh trong các vòng kín và sau đó tính toán dòng chảy tối ưu

(5) Mở khóa điện của nhánh có dòng điện thấp nhất trong vòng kín Tính toán lại phân bố công suất phần còn lại của mạng

(6) Mở khóa điện trên nhánh tiếp theo và lặp lại bước (5) cho đến khi mạng trở thành một mạng hình tia

Những ưu điểm của phương pháp này là: (a) cấu hình mạng cuối cùng sẽ không phụ thuộc vào cấu trúc mạng ban đầu; (b) tốc độ tính toán nhanh hơn nhiều so với các phương pháp đổi nhánh đơn giản; và (c) bài toán vận hành khóa điện tổ hợp phức tạp trở thành một bài toán Heuristic bằng cách mở một khóa điện mỗi lần

Tuy nhiên, có một số nhược điểm do bởi tất cả các khóa điện thường mở được đóng trong cấu hình mạng ban đầu, như là:

+ Nếu có nhiều khóa điện thường mở trong một mạng, nó có nghĩa là tính toán của dòng chảy tối ưu bao gồm rất nhiều vòng Giải pháp cuối cùng có thể không được tối ưu do những tác động lẫn nhau giữa các vòng

+ Khi phân bố công suất được giải quyết bằng các phương pháp bơm dòng điện vào, nó cần phải tính ma trận tổng trở Thevenin tương đương của mạng với nhiều nút Điều này sẽ làm tăng gánh nặng tính toán

+ Cần phải tính toán phân bố công suất mạng điện kín hai lần cho mỗi lần chuyển đổi một khóa điện (trước và sau khi mở một khóa điện)

2.2.4 Phương pháp tối ưu kiến – Ant Colony Optimization Method

Giải thuật kiến được đề xuất lần đầu bởi Dorigo vào đầu những năm 1990, sau

đó Carpento và Chicco trình bày một ứng dụng mới của giải thuật tìm kiếm của đàn kiến cho bài toán tối ưu tái cấu hình lưới điện phân phối với mục tiêu cực tiểu tổn thất trên hệ thống phân phối với các ràng buộc trong quá trình vận hành Phương pháp này dựa trên hoạt động tìm kiếm thức ăn của một đàn kiến 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 một 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 Sau một thời gian, lượng dấu chân của mỗi chặng đường sẽ khác nhau Do sự tích lũy dấu chân của mỗi chặn 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 một 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 một 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 hình tối ưu hơn thì dừng Phương pháp này cũng rất thích hợp để giải bài toán cấu hình để có thể tìm ra trong các cấu hình có thể của mạng phân phối có một cấu hình có công suất tổn thất là nhỏ nhất [8-10]

Có nhiều phương pháp để khôi phục cung cấp điện trên lưới điện phân phối như các giải thuật thuần Heuristic được trình bày trong các nghiên cứu, hay sử dụng

Cơ sở tri thức Các mạng nơron hay các thuật toán meta heuristic như giai thuật di truyền cũng như lý thuyết mờ cũng được áp dụng để giải bài toán này Tuy nhiên, việc đảm bảo số lần chuyển tải cũng như số lượng khách hàng bị mất điện là ít nhất

để thời gian khôi phục lưới là ít nhằm giảm thiểu chi phí đền bù cho khách hàng chưa được đề cập rõ ràng trong các nghiên cứu trên [9-15]

Đối với các phương pháp tiếp cận heuristic, là thước đo bằng trực giác, để hạn chế không gian tìm kiếm, chủ yếu dựa vào kiến thức và kinh nghiệm của các chuyên gia vận hành trên lưới điện phân phối thực tế được biên dịch thành các chương trình