Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa: Xây dựng thuật toán trí tuệ nhân tạo cho bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối

Chia sẻ: Lê Thị Hồng Nhung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

74
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án nhằm đề xuất thuật toán theo phương pháp Heuristic áp dụng cho bài toán tái cấu trúc lưới điện với hàm mục tiêu giảm tổn thất công suất xét trong trường hợp có/không có nguồn điện phân tán kết nối vào lưới điện phân phối. Nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn điện phân tán khi kết nối vào lưới điện phân phối, ảnh hưởng đến bài toán tái cấu trúc lưới điện. Đề xuất thuật toán theo phương pháp Meta Heuristic pháp mới cho bài toán tái cấu trúc lưới điện với hàm mục tiêu giảm tổn thất điện năng trong các trường hợp có/ không có và trường hợp có xét đến vị trí và dung lượng của nguồn điện phân tán khi kết nối lưới điện phân phối.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa: Xây dựng thuật toán trí tuệ nhân tạo cho bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGUYỄN TÙNG LINH XÂY DỰNG THUẬT TOÁN TRÍ TUỆ NHÂN TẠO CHO BÀI TOÁN TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Mã số: 62.52.02.16 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA Hà Nội - 2018
MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Theo thống kê của Tập đoàn Điện lực Việt Nam thì tổng tổn thất điện năng những năm gần đây khoảng từ 9-15% sản lượng điện sản xuất, trong đó lưới điện phân phối chiếm 5-7%. Do đó việc nghiên cứu các biện pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới phân phối là một nhu cầu cần thiết. Tái cấu trúc lưới điện là một trong nhưng phương pháp giảm tổn thất được nghiên cứu nhiều. Hiện nay đề giải quyết bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối là bài toán tối ưu thuộc lớp NP-khó, do đó để giải quyết bài toán này, có các phương pháp tiếp cận để giải quyết vấn đề: - Tìm kiếm theo phương pháp tối ưu toán học - Tìm kiếm heuristic để tìm lời giải đủ tốt. - Tìm lời giải gần đúng nhờ các thuật toán mô phỏng tự nhiên như: Mô phỏng luyện kim, giải thuật di truyền, tối ưu bầy đàn,… 2. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận án  Đề xuất thuật toán theo phương pháp Heuristic áp dụng cho bài toán tái cấu trúc lưới điện với hàm mục tiêu giảm tổn thất công suất xét trong trường hợp có/không có nguồn điện phân tán kết nối vào lưới điện phân phối.  Nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn điện phân tán khi kết nối vào lưới điện phân phối, ảnh hưởng đến bài toán tái cấu trúc lưới điện.  Đề xuất thuật toán theo phương pháp Meta Heuristic pháp mới cho bài toán tái cấu trúc lưới điện với hàm mục tiêu giảm tổn thất điện năng trong các trường hợp có/ không có và trường hợp có xét đến vị trí và dung lượng của nguồn điện phân tán khi kết nối lưới điện phân phối. 3. Phạm vi nghiên cứu:  Bài toán tái cấu trúc với hàm mục tiêu giảm tổn thất công suất trong trường hợp có/không có nguồn điện phân tán kết nối vào lưới.  Bài toán tái cấu trúc lưới điện có xét đến vị trí và công suất của nguồn điện phân tán khi kết nối vào lưới điện phân phối với hàm mục tiêu giảm tổn thất công suất. 4. Phương pháp nghiên cứu:  Nghiên cứu áp dụng phương pháp Heuristic và các thuật toán trí tuệ nhân tạo cho bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối.  Sử dụng phương pháp mô phỏng để kiểm tra độ chính xác của các thuật toán đề xuất thông qua việc kiểm tra trên các bài toán mẫu của IEEE 5. Điểm mới của luận án: Luận án đã đạt được một số nội dung nghiên cứu sau:  Đề xuất phương pháp cho bài toán tái cấu trúc lưới điện dựa trên luật kinh nghiệm “Heuristic” với hàm mục tiêu giảm tổn thất công suất và xét trong 2 trường hợp, không có kết nối nguồn điện phân tán và có kết nối nguồn điện phân tán.  Đề xuất cải tiến giải thuật mô phỏng luyện kim cho bài toán tái cấu trúc lưới điện với hàm hàm mục tiêu giảm tổn thất điện năng. 2
 Đề xuất sử dụng giải thuật di truyền cho bài toán tái cấu trúc xét đến vị trí và công suất của nguồn điện phân tán khi kết nối với lưới điện phân phối với hàm mục tiêu giảm tổn thất công suất. 6. Giá trị thực tiễn của luận án: Các kết quả nghiên cứu của luận án đạt được có giá trị thực tiễn trong vấn đề nghiên cứu về bài toán tái cấu trúc và áp dụng thực tế:  Phương pháp đề xuất theo hướng nghiên cứu Heuristic một lần nữa khẳng định được việc áp dụng các luật kinh nghiệm và phương pháp tối ưu cho các bài toán tối ưu vẫn được sử dụng tốt trong một số trường hợp.  Phương pháp nghiên cứu theo hướng MetaHeuristic cho bài toán tái cấu trúc lưới điện tác giả đề xuất sử dụng thuật toán mô phỏng luyện kim và thuật toán di truyền cho bài toán tái cấu trúc lưới điện với hàm mục tiêu giảm tổn thất công suất trong trường hợp có nguồn điện phân tán và không có nguồn điện phân tán và trường hợp có xét đến vị trí, dung lượng nguồn điện phân tán kết nối với lưới phân phối  Là công cụ hỗ trợ ra quyết định cho việc thiết kế, vận hành lưới điện phân phối khi tham gia vào thị trường điện cạnh tranh. 7. Bố cục luận án: Luận án được chia làm 4 chương Chương 1: Tổng quan lưới điện phân phối và bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối Chương 2: Phương pháp Heuristic cho bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối Chương 3: Phương pháp MetaHeuristic cho bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối Chương 4: Thuật toán di truyền cho bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối có xét đến quy hoạch nguồn điện phần tán CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ BÀI TOÁN TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.1 Giới thiệu tổng quan lưới điện phân phối 1.1.1 Đặc điểm lưới điện phân phối Lưới điện phân phối là thành phần đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện từ nơi sản xuất đến các hộ tiêu thụ điện, được trải rộng trên toàn bộ lãnh thổ của các quốc gia. Lưới điện phân phối có thể được thiết kế có cấu trúc mạch vòng hoặc cấu trúc hình tia, tuy nhiên vì lý do kỹ thuật và điều kiện vận hành nên nó được vận hành theo cấu trúc hình tia. Nhờ cấu trúc vận hành hở mà hệ thống relay bảo vệ chỉ cần sử dụng loại relay quá dòng. 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 1.1.2 Giới thiệu bài toán tái cấu trúc lưới điện a. Giới thiệu bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối: Bài toán tái cấu trúc lưới điện là bài toán điều khiển trạng thái của các thiết bị đóng/ cắt trên lưới điện phân phối, trong các trường hợp vận hành nhằm đảm bảo một số mục tiêu. b. Phân loại bài toán tái cấu trúc lưới điện 3
*Phân loại theo hàm mục tiêu: 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 điện 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, ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến tái cấu trúc lưới điện phân phối…vv Bài toán 7: Xác định cấu trúc lưới điện để đảm bảo mục tiêu giảm năng lượng ngừng cung cấp hay nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. *Phân loại theo phương pháp nghiên cứu: Phân loại phương pháp giải bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối Phương pháp toán Phương pháp Heuristic Phương pháp Meta Heuristic học giải tích (luật kinh nghiệm) (sử dụng các thuật toán AI) Hình 1.3 Phân loại bài toán tái cấu trúc theo phương pháp nghiên cứu * Một số kết quả nghiên cứu của các bài toán tái cấu trúc  Bài toán 3 – Xác định cấu trúc lưới giảm P là bài toán quan trọng nhất Bài toán xác định cấu trúc lưới giảm tổn thất công suất tác dụng – bài toán 3 là một bài toán quan trọng, được xem như một module để giải quyết các bài toán khác trong hệ thống các bài toán tái cấu trúc lưới. Điều này được chứng minh qua các thuật toán của các nghiên cứu từ trước đến nay.  Bài toán 1 - Cực tiểu hàm chi phí vận hành Hàm mục tiêu này rất phù hợp với lưới điện phân phối có chi phí chuyển tải thấp, linh hoạt trong vận hành, cấu trúc lưới có thể thay đổi nhiều lần trong ngày. Hàm mục tiêu này rất phù hợp với lưới điện phân phối có chi phí chuyển tải thấp, linh hoạt trong vận hành, cấu trúc lưới có thể thay đổi nhiều lần trong ngày.  Bài toán 2 - Cực tiểu hàm tổn thất năng lượng 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 vậy xuất hiện bài toán 2 - Xác định cấu trúc lưới điện không đổi trong thời gian khảo sát để tổn thất năng lượng bé nhất.  Bài toán 4 - Cân bằng công suất giữa các đường dây và trạm biến áp Thuật toán này áp dụng phù hợp cho những khu vực thường xuyên bị quá tải hay có phụ tải không ổn định. Trong [91], Tim Taylor, … 4
 Bài toán 5 – Tái cấu trúc lưới điện phân phối sau sự cố Đây là mục tiêu được đông đảo các nhà khoa học đề cập trong các nghiên cứu của mình.  Bài toán 6 - Tái cấu trúc lưới theo hàm đa mục tiêu Trong vận hành lưới điện phân phối có rất nhiều mục tiêu vận hành mà người điều độ viên phải lựa chọn sao cho phù hợp với các đặc tính của lưới điện tại khu vực. 1.1.3 Hiện trạng lưới điện phân phối Việt Nam Đặc điểm hiện trạng của lưới điện Việt Nam - Do lịch sử phát triển, ở mỗi miền đất nước có nhiều cấp điện áp phân phối và giữa các miền các cấp điện này cũng khác nhau (6.6, 10, 15, 22, 35 kV)… - Recloser và máy cắt có tải (LBS) không được điều khiển từ xa và có số lượng không đáng kể nên chí phí đóng/cắt lớn và thời gian chuyển tải lâu..… Các bài toán trong quá trình vận hành lưới điện Việt Nam được mô tả trong các bài toán 1 đến bài toán 7 1.1.4 Mô hình bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối a. Mô hình toán học lưới điện phân phối 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 [78] mô hình được trình bày: n n n n Cực tiểu hàm F =  Cij I ij Rij2   Cij Lij i 1 j 1 i 1 j 1 (1.4) thoả mãn: n  Sij  D j (1.5) i 1 Sij  Sij max (1.6) DVij  DVij max (1.7) n  Sft  Sft . max (1.8) ft   ft  1 (1.9) ft Hàm mục tiêu bị gián đoạn, rất khó để giải bài toán tái cấu trúc bằng phương pháp giải tích toán học truyền thống [11]. b. Một số giả thiết để đơn giản bài toán tái cấu trúc lưới  Bù công suất phản kháng khi xem xét bài toán tái cấu trúc lưới Ross Baldick [49]: “Có thể bỏ qua các thiết bị bù công suất phản kháng trên lưới khi giải bài toán xác định cấu trúc lưới điện phân phối.”  Một số giả thiết khác cho bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối - Thao tác đóng/cắt để chuyển tải, không gây mất ổn định của hệ thống điện - Điện áp tại các nút tải không thay đổi và có giá trị gần bằng Uđm - Khi giải bài toán phân bố công suất trên lưới hình tia, bỏ tổn thất công suất. - Độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối được xem là không đổi khi cấu trúc lưới thay đổi. 5
1.2 Tổng quát các nghiên cứu giải bài toán tái cấu trúc với hàm mục tiêu giảm tổn thất điện năng 1.2.1 Kết hợp heuristics và tối ưu hóa a. Thuật toán của Merlin và Back – kỹ thuật vòng kín b. Các thuật toán khác 1.2.2 Các thuật toán thuần túy dựa trên Heuristics a. Thuật toán của Civanlar và các cộng sự – kỹ thuật đổi nhánh b. Một số thuật toán khác 1.2.3 Các thuật toán dựa trên trí tuệ nhân tạo a. Sử dụng ANN tái cấu trúc lưới điện phân phối b. Tái cấu trúc lưới bằng thuật toán gen c. Tái cấu trúc lưới bằng thuật toán mô phỏng luyện kim d. Tái cấu trúc lưới bằng thuật toán đàn kiến (Ant Colony Algorithm – ACS) e. Tái cấu trúc lưới bằng phương pháp tìm kiếm TABU (Tabu Search – TS) f. Tái cấu trúc lưới bằng phương pháp logic mờ (Fuzzy Logic) g. Tái cấu trúc lưới bằng thuật toán bầy đàn h. Tái cấu trúc lưới bằng hệ chuyên gia 1.3. Nhận xét và đánh giá 1.3.1 Các bài toán tái cấu trúc lưới điện với mục tiêu điều khiển lưới điện - Phần lớn các bài toán tái cấu trúc theo các mục tiêu khác nhau, nhưng đều sử dụng bài toán 3 – xác định cấu trúc lưới điện phân phối giảm tổn thất công suất tác dụng làm modul chính trong suốt quá trình giải lặp. - Khi giải bài toán 3, các thuật toán đều dựa trên phương án tìm kiếm theo kỹ thuật đổi nhánh của Civanlar [17] hay kỹ thuật vòng kín của Merlin và Back [65] nên hay bị rơi vào cực tiểu địa phương và sử dụng các thuật toán trí tuệ nhân tạo, tiến hóa mà có hiệu quả nhất là thuật toán Gen và thuật toán mô phỏng luyện kim - Các thuật toán trong bài toán 3 đều tìm các phương án giảm trực tiếp giá trị hàm tổn thất công suất tác dụng tính cho toàn lưới, nên tiêu tốn khá nhiều thời gian vì phải giải bài toán phân bố công suất nhiều lần trong quá trình lặp. 1.3.2 Các kỹ thuật giải bài toán tái cấu trúc lưới điện - Khi tiếp cận các bài toán tái cấu trúc lưới điện, các nhà khoa học đều cho rằng phương pháp giải tích toán học không hiệu quả bằng các thuật toán tìm kiếm. - Các thuật toán tìm kiếm được sử dụng trong bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối có thể chia thành 3 hướng chính như sau: thuật toán tìm kiếm heuristic kết hợp với thuật toán tối ưu; thuật toán chỉ dùng qui tắc heuristic trong hệ chuyên gia; sử dụng trí tuệ nhân tạo bao gồm có hệ chuyên gia, thuật toán di truyền, mạng noron… - Hầu hết các thuật toán tái cấu trúc lưới không chỉ ra được cấu trúc lưới có cực tiểu tổn thất công suất, không chứng tỏ được điểm tìm được điểm cực tiểu toàn cục. Với những lý do trên, trong nghiên cứu của mình, tác giả đề xuất nghiên cứu bài toán tái cấu trúc lưới điện theo 2 hướng: Nghiên cứu theo hướng sử dụng phương pháp Heuristic và MetaHeuristic với hàm mục tiêu là giảm tổn thất công suất. 6
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP HEURISTIC CHO BÀI TOÁN TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 2.1 Phương pháp Heuristic cho bài toán tái cấu trúc lưới điện 2.1.1 Giới thiệu Thuật toán Heuristic là một sự mở rộng khái niệm thuật toán. Nó thể hiện cách giải bài toán với các đặc điểm sau: - Thường tìm được lời giải tốt (nhưng không chắc là lời giải tốt nhất) - Giải bài toán theo thuật toán Heuristic thường dễ dàng và nhanh chóng đưa ra kết quả hơn so với thuật toán tối ưu. - Thuật toán Heuristic thường thể hiện khá tự nhiên, gần gũi với cách suy nghĩ và hành động của con người Trong bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối, các thuật toán Heuristic được sử dụng từ rất lâu. Từ những năm 1975 đến nay có gần 80 công trình nghiên cứu về bài toán này sử dụng phương pháp Heuristic được đăng tải trên các tạp chí uy tín. 2.1.2 Mô hình bài toán tái cấu trúc lưới điện Mô tả lưới điện và các qui ước: Quy ước: - IPi, IQi là dòng điện tác dụng và phản kháng của nhánh i; Ri điện trở nhánh i, - Gọi k là số khoá điện cần mở để đảm bảo lưới điện vận hành hở. Trên nhánh có khoá điện mở thứ j có ký hiệu là MNj với j = 1...k. Quy ước chọn tập các vòng độc lập sao cho mỗi vòng độc lập chỉ đi qua duy nhất một khoá điện mở MNj; chiều dương ngược với chiều kim đồng hồ như hình 2.1. Ở đây: - Vjh là tập các nhánh giao giữa vòng j và vòng h; - Vjj là tập các nhánh thuộc vòng j; - Rj vòng là điện trở vòng j; - MNj là nhánh có khoá mở của vòng thứ j. Chỉ số Aij thể hiện tương quan giữa chiều vòng thứ j và chiều phân công suất tự nhiên nhánh thứ i trong lưới hở: Aij = 1: khi chiều vòng j cùng chiều với IPi và IQi; Aij = -1: khi chiều vòng j ngược chiều với IPi và IQi; Aij = 0: khi nhánh thứ i không thuộc vòng j. b. Mô tả toán học thao tác phân bố lại phụ tải. Theo hình vẽ 2.3 Xét một lưới điện phân phối đơn giản gồm: một nguồn và một vòng đơn có khoá đang mở tại vị trí nhánh MN như hình 2.3 (hay tại nhánh MN có IPMN = 0 và IQMN = 0). Chúng ta cần xác định khoá cần mở (trên mạch vòng) để tổn thất công suất tác dụng bé nhất (khoá mở có thể bao gồm cả khoá đang mở). Giả sử kết quả nhận được là đóng khoá trên nhánh MN và mở khoá trên nhánh AB, khi đó sự thay đổi phân bố phụ tải có thể nhận được tương tự như việc bơm vào/rút ra tại 2 cực của khoá trên nhánh MN một dòng điện là I X  I P  jI Q cho đến khi dòng điện trên nhánh AB bằng 0 7
c. Điều kiện để tổn thất công suất bé nhất sau khi phân bố lại phụ tải nhánh P trên các nhánh của lưới điện sau khi phân bố lại phụ tải là: 2 2  n L K  n  L K  P sau    I Pi   Bil .I PlDG  Aij  I PjMN  Ri    I Qi   Bil .I QlDG  Aij  I QjMN  Ri  i 1  l 1 j 1  i 1  l 1 j 1  (2.5)     K K   I PjMN R MNj   I QjMN 2 2 R MNj j 1 j 1 2.1.3 Nhận xét đánh giá - Với lưới điện phân phối bất kỳ, xuất phát từ một cấu hình hở nào đó (không tối ưu), nếu bơm vào/rút ra tại các khoá mở một dòng điện tính theo công thức (2.11), (2.12), tạo thành dòng vòng chạy qua các nhánh, thì hàm mục tiêu tổn thất P sẽ bé nhất. - Trị số dòng vòng phụ thuộc khóa chọn trên mạch vòng để bơm vào/rút ra một dòng điện. Về lý thuyết, nếu khóa chọn được để dòng vòng cần bơm vào rút ra bằng 0 thì đó là điểm tối ưu. - Biểu thức (2.13) chính là tổng điện áp rơi trên các nhánh thuộc mạch vòng độc lập thứ j nếu mạch thuần trở (hoặc mạch điện đồng nhất). Điều này cho thấy giá trị tối ưu dòng điện nhận được theo (2.11) và (2.12) chính là dòng nhánh của lưới điện phân phối kín. Khi đóng tất cả các khoá điện thì tổn thất P trong lưới điện phân phối là bé nhất. - Khi có các nguồn DG tham gia vào lưới điện phân phối thì biểu thức tối ưu của dòng điện nhận được sẽ có thêm thành phần thứ 2 (trong biểu thức (2.11) và (2.12). 2.2 Đề xuất thuật toán Heuristic cho bài toán tái cấu trúc lưới điện 2.2.1 Hàm mục tiêu của bài toán Hàm mục tiêu của bài toán K j 1  G   I PjMN ( opt) .R vong j j   I QjMN (opt) .R vong 2 j j 2     I MN j K j 1 Rj 2 ( opt) vòng j   min (2.15) 2.2.2 Đề xuất thuật toán mới: Trình tự các bước thực hiện theo 2 giai đoạn như sau: Thuật toán này có các đặc điểm sau: Hàm mục tiêu trình bày trong phần này có xét đến yếu tố điện trở của vòng độc lập. Đây là hàm mục tiêu mới (các nghiên cứu trước đây thường là giảm trực tiếp hàm P = I2R, hoặc chỉ đơn thuần đi tìm nhánh có dòng bé nhất). Hàm G có ý nghĩa như là một chỉ tiêu so sánh nên việc tìm cấu hình lưới điện phân phối có mức tăng P ít nhất thực chất đã được đưa về bài toán xác định hàm suất tăng tổn thất công suất (hàm G) trên phạm vi toàn lưới điện phân phối. Điều này đã giúp thuật toán mạnh hơn và nhanh hơn trong việc tìm cấu hình tối ưu có mức P tăng ít nhất so với lưới kín. Hàm G vừa xét được giá trị tổn thất P, vừa xét đến yếu tố điện trở của lưới điện phân phối (Rvòng), do đó xét được độ ảnh hưởng qua lại giữa các khoá điện và của DG đến toàn lưới điện phân phối. Đây là sự khác biệt so với các nghiên cứu trước đây. Bởi vì nếu bỏ qua yếu tố điện trở (độ "xa" của khoá điện so với nguồn cấp) chúng ta thường lựa chọn những nhánh có dòng bé nhất trong lưới điện phân phối để mở trước Điều này dẫn đến có thể phải mở những khoá điện ở phía xa nguồn, mà trong thực tế những khoá điện này thường không được mở (vì nếu mở chúng thì những phụ tải phía sau sẽ không có điện). Do đó việc tìm P tối ưu cho phép tránh được cực tiểu địa phương và không mất thời gian kiểm tra lại xem tất cả các phụ 8
tải có được cấp điện hay không. Ngoài ra nó còn có ý nghĩa khi so sánh giá trị hàm G khi trong lưới điện phân phối có rất nhiều cặp khoá cạnh tranh. Hình 2.7 Sơ đồ thuật toán tái cấu trúc lưới điện có DG tìm P bé nhất 2.3 Mô phỏng và đánh giá kết quả nghiên cứu 2.3.1 Mô phỏng kết quả nghiên cứu Xét lưới điện phân phối 16 nút có 21 nhánh; có 6 khoá đang mở; có 2 máy phát DG do G.Celli đề xuất tại [39] mô tả ở hình 2.7. a. Mô tả quá trình tìm kiếm cấu hình lưới điện khi không có DG b. Mô tả quá trình tìm kiếm cấu hình lưới điện khi có 2 DG tại nút 9 và nút 13 c. Mô tả quá trình tìm kiếm cấu hình lưới điện khi có 1 máy phát DG tại nút 9 d. Mô tả quá trình tìm kiếm cấu hình lưới điện khi có 1 máy phát DG tại nút 13 9
e. Đánh giá kết quả mô phỏng: Sau khi thực hiện mô phỏng trên lưới điện mẫu và so sánh với một số phương pháp nghiên cứu khác được tổng hợp trong bảng 2.7 Bảng 2.7. Kết quả tổng kết khảo sát trên lưới điện phân phối 16 nút DG1 – DG2 – nút P TT Khoá mở PP nút 9 13 Ghi chú (kW) (kW) (kW) 1 2, 8, 9, 15, 16, 20 144.17 G. Celli [51] 0 0 2 2, 17, 16, 20, 10, 19 92.3 TOPO 0 0 Không 3 2, 17, 16, 20, 10, 19 92.3 PP đề xuất 0 0 có DG 4 2, 8, 10, 15, 18, 20 76.1 G. Celli [51] 450 630 Có cả 2 5 2, 17, 18, 20, 10, 19 66.3 TOPO 450 630 DG 6 2, 17, 18, 20, 10, 19 66.3 PP đề xuất 450 630 7 2, 8, 10, 15, 16, 20 102.6 G. Celli [51] 450 0 DG1 làm 8 2, 17, 16, 20, 10, 19 83.7 TOPO 450 0 việc và DG2 9 2, 17, 16, 20, 10, 19 83.7 PP đề xuất 450 0 nghỉ 10 2, 9, 10, 15, 18, 20 82.9 G. Celli [51] 0 630 DG1 11 2, 17, 18, 20, 10, 19 74.3 TOPO 0 630 nghỉ và DG2 làm 12 2, 17, 18, 20, 10, 19 74.3 PP đề xuất 0 630 việc Xét ví dụ trên lươi điện mẫu IEEE với lưới điện 1 nguồn 33 nút của Baran, thông số được thể hiện trong [11], sử dụng 4 DG [11]. Bảng 2.9 Bảng so sánh trước và sau khi thực hiện tái cấu trúc lưới điện Vòng Phương pháp Tổn thất (kW) Khóa mở lặp Hệ thống không có DG Ban đầu 203.679 SW33, SW34, SW35, SW36, SW37 - Phương pháp đề xuất 136.87 SW7, SW9, SW14, SW32, SW37 8 R. Srinivasa [75] 136.87 SW7, SW9, SW14, SW32, SW37 - Tính toán trên phần mềm 136.87 SW7, SW9, SW14, SW32, SW37 PSS/ADEPT Hệ thống có kết nối DG (cả 4 DG cùng kết nối) Ban đầu 173 SW33, SW34, SW35, SW36, SW37 - Phương pháp đề xuất 111.45 SW7, SW9, SW14, SW28, SW32 12 R. Srinivasa [75] 111.45 SW7, SW9, SW14, SW28, SW32 - Tính toán trên phần mềm 111.45 SW7, SW9, SW14, SW28, SW32 PSS/ADEPT Xét lưới điện phân phối 69 nút bao gồm, 73 nhánh, 5 khóa thường mở và tổng công suất phụ tải là 3.802 + j 3.696 MW Bảng 2.10 Bảng so sánh trước và sau khi thực hiện tái cấu trúc lưới điện. Vòng Phương pháp Tổn thất (kW) Khóa mở lặp Hệ thống không có DG Ban đầu 224.95 {73, 73, 70, 69, 71} - Phương pháp đề xuất 99.75 {69, 14, 70, 55, 62} 24 R. Srinivasa [75] 101,32 {69, 14, 70, 57, 61} - 10
Tính toán trên phần mềm 99.75 {69, 14, 70, 55, 62} PSS/ADEPT Hệ thống có kết nối DG (cả 3 DG cùng kết nối) Ban đầu 274.4 {73, 73, 70, 69, 71} - Phương pháp đề xuất 40.21 {69, 70, 12, 55, 62} 24 R. Srinivasa [75] 40.21 {69, 70, 12, 55, 62} - Tính toán trên phần mềm 40.21 {69, 70, 12, 55, 62} PSS/ADEPT 2.3.2 Đánh giá kết quả mô phỏng:  Cấu hình lưới điện phân phối trong 2 trường hợp không có DG và có DG do thuật toán đề xuất có kết quả tương tự như các kết quả của module TOPO trong PSS/ADEPT 5.0, nhưng mức giảm P tốt hơn so với phương pháp đề xuất của G. Celli hay R. Srinivasa [4] là (11,5 - 18,8)%. Hàm suất tăng tổn thất công suất G mô tả đầy đủ mối quan hệ giữa các khoá điện và dòng điện nhánh trong lưới điện phân phối nên xem xét được tất cả các vòng độc lập cùng một lúc nên số lần thao tác ít và đi thẳng đến cấu hình có cực tiểu P.  Kết quả trên được tính toán với một mức tải và công suất DG cố định. Khi công suất DG và tải thay đổi theo thời gian, quá trình tính được lặp lại tương tự, khi đó sẽ có rất nhiều tổ hợp các cặp khoá điện trên lưới. Lúc này cần xác định tổ hợp cặp khoá điện cho P bé nhất, hoặc vận hành với cấu hình thay đổi liên tục. Như vậy, khi đó cần có các thông tin chính xác về dự báo phụ tải, công suất DG ở các thời điểm tương lai, và bài toán vận hành trực tuyến lưới điện phân phối có thể sẽ được tính đến để giảm thiệt hại do mất điện khi phân bố lại phụ tải. Kết luận: Trong kết quả nghiên cứu này tác giả đã xây dựng được biểu thức tường minh về ảnh hưởng của DG đến bài toán tái cấu hình lưới điện phân phối để mức tăng P ít nhất. Hàm mục tiêu G được đề xuất thành lập, với hàm mục tiêu này, cấu hình một lưới điện phân phối được đảm bảo có P bé nhất có thể, thể hiện được ảnh hưởng của DG đến phân bố dòng điện trên các xuất tuyến của lưới điện phân phối. Hàm G làm nền tảng cho bài toán tái cấu hình lưới điện phân phối có DG để giảm P và ứng dụng rất tốt cho vận hành trực tuyến. Kết quả nghiên cứu cho thấy:  Phương pháp đề xuất luật kinh nghiệm cho bài toán tái cấu trúc  Luật 1: Đóng tất cả các khóa tạo thành lưới kín khi đó tổn thất đi qua vòng kín là bé nhất  Luật 2: Tính hàm G theo (2.14) và G theo (2.16), lập danh sách có G giảm dần và chọn mở một cặp khoá điện ở vòng độc lập, bắt đầu từ vòng có G lớn nhất  Luật 3: Khi đóng/mở 1 khóa trong vòng độc lập, để giảm tiếp được P thì sẽ mở khóa có dòng điện chạy qua là bé nhất, đóng khóa có dòng điện chạy qua là lớn nhất.  Việc tính toán hàm G không phức tạp và nhanh chóng hơn việc tính trực tiếp P. Việc áp dụng hàm G cho phép chỉ ra được cấu hình sau cùng có mức tăng P ít nhất so với lưới kín, do có sự so sánh hàm G ở tất cả các vòng độc lập trên toàn lưới điện phân phối  Do tính chất giảm giá trị từng bước của hàm G, nên có thể phát triển hàm này để giải quyết các bài toán tái cấu hình lưới điện phân phối có DG như: xác định cấu hình lưới điện phân phối vận hành trực tuyến, bài toán khôi phục cung cấp điện, cân bằng tải và hạn chế số lần phân bố lại phụ tải.  Thuật toán đề xuất phù hợp với phương thức vận hành trực tuyến lưới điện phân phối có DG trên cơ sở so sánh độ lệch c.A với chi phí đóng cắt. Khi có thông tin về dự báo phụ tải, DG cũng như tỷ lệ % phụ tải công nghiệp và thời gian phân bố lại phụ tải sẽ giúp điều độ viên của Điện lực có quyết định thay đổi cấu hình lưới điện phân phối hay không. 11
 Phương pháp đề xuất đã được kiểm tra trên hệ thống lưới mẫu của IEEE và so sánh với các phương pháp khác với cùng bộ dữ liệu cho thấy kết quả nghiên cứu đáng tin cậy và chính xác. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP META HEURISTIC CHO BÀI TOÁN TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 3.1 Phương pháp sử dụng thuật toán mô phỏng luyện kim (SA) cho bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối 3. 1.1 Giới thiệu thuật toán mô phỏng luyện kim  Giới thiệu  Ứng dụng thuật toán SA cho bài toán tái cấu trúc lưới điện Thuật toán SA được đề xuất lần đầu áp dụng cho bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối từ những năm 1990 bởi nhóm nghiên cứu Chiang and Jumeau [46 Chang and Kuo [47], Jiang and Baldick [30] và Su and Lee [89], Jeon et al. [56], Chen et al. [26], Jeon and Kim [57], Augugliaro et al [4] và Su et al [88], Jeon and Kim [57], Augugliaro et al [4], Su et al [88]…vv. Nhận xét thấy qua các nghiên cứu của các công trình nghiên cứu về việc áp dụng thuật toán SA cho bài toán tái cấu trúc lưới điện được áp dụng cho với nhiều hàm mục tiêu khác nhau và việc cải tiến thuật toán cũng được tập trung vào quá trình tăng tốc độ tính toán, nhằm mục tiêu đáp ứng được thời gian thực, các quá trình này tập trung vào hai giai đoạn của thuật toán đó là quá trình giảm nhiệt độ quá trình Metropolits và điều kiện dừng của thuật toán. 3.1.2 Đề xuất cải tiến thuật toán SA cho bài toán tái cấu trúc lưới điện a. Áp dụng thuật toán SA trong trường hợp không kết nối nguồn điện phân tán * Hàm mục tiêu của bài toán Hàm mục tiêu của giảm tổn thất được xác định theo dòng công suất như sau: NL  P 2 +Q2  Min f=  k i R i  i 2 i  với i  NL (3.1) i=1  Vi  * Phương pháp đề xuất Một số khái niệm: Trạng thái ban đầu của lưới điện: Trạng thái ban đầu trước khi cấu hình lại được chọn như trạng thái ban đầu. Nhiệt độ ban đầu: Theo điều kiện Metropolis, nhiệt độ ban đầu T0 được tính như sau [87]: 𝑇0 = −∆𝐶/𝑙𝑛⁡(0,95) (3.8) Tỉ số chấp nhận Theo [87] ta thực hiện quá trình Metropolis với số lần bằng 10n với n là tổng số khóa trong hệ thống và kiểm tra tỉ số chấp nhận ở mỗi nhiệt độ. Nếu tỉ số chấp nhận tại một trạng thái nhỏ hơn 0,1 thì trạng thái đó là trạng thái cân bằng tại nhiệt độ đang khảo sát. Ngược lại, quá trình Metropolis được thực hiện tiếp tục theo công thức (3.9) 𝑇ổ𝑛𝑔⁡𝑠ố⁡𝑡𝑟ươ𝑛𝑔⁡ℎợ𝑝⁡đượ𝑐⁡𝑐ℎấ𝑝⁡𝑛ℎậ𝑛 𝑇ỷ⁡𝑠ố⁡𝑐ℎấ𝑝⁡𝑛ℎậ𝑛 = ⁡ ⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡(3.9) 𝑇ổ𝑛𝑔⁡𝑠ố⁡𝑞𝑢á⁡𝑡𝑟ì𝑛ℎ⁡𝑀𝑒𝑡𝑟𝑜𝑝𝑜𝑙𝑖𝑠⁡đã⁡𝑡ℎự𝑐⁡ℎ𝑖ệ𝑛 Cơ chế nhiễu loạn. Từ đây, cơ chế nhiễu loạn TPM [105] được đề nghị để lựa chọn các khóa tie và sec thông qua xác suất lựa chọn. (closed open) được tính: 12
S Lj SWi  (3.10)  S Lj jloop Hàm giá: Hàm giá được xác định theo công thức sau:   C ( x)    Ploss   A( x)   B  x  n  Ls (3.11)  1    n  Ls   Ploss   A( x)   B  x  n  Ls  Quá trình giảm nhiệt độ: Quá trình giảm nhiệt độ được đề xuất công thức giảm nhiệt độ: 2  Ti 1  e i 10 .T i (3.12) Điều kiện hết thúc: Nếu trong quá trình giảm nhiệt độ, biểu thức sau được thỏa mãn: C  x  C  x  C  x  T Tk 2  T Tk 1  T Tk   (3.13) T T T C  x  Với  là một số rất nhỏ có thể được chọn tùy ý, T Tk là trị tuyệt đối của đạo hàm T b. Áp dụng thuật toán SA với hàm mục tiêu giảm tổn thất có xét đến kết nối nguồn điện phân Min( P )  Min(P  P ) tán (DG) vào lưới. Hàm mục tiêu của bài toán losse RO, Losse DG, Losse (3.18) Các điều kiện ràng buộc: (3.19), (3.20), (3.21),( 3.22) Bài toán tái cấu hình lưới điện phân phối trở thành tìm nghiệm: x=(x1,x2,x3,x4,…xn, PDG1, PDG2…PDGm) để hàm mục tiêu (3.10) đạt giá trị min. Thuật toán đề xuất hình 3.5 3. 2 Kiểm tra và đánh giá kết quả trên lưới mẫu IEEE a. Xét ví dụ trong trường hợp không có nguồn điện phân tán kết nối. Xét sơ đồ lưới điện mẫu 33 nút của IEEE như hình 3.6 của Baran và Wu [11]. Lựa chọn các thông số α = 1000; β = 1000; ε = 0,1; δ = 1; Kết quả được mô tả Hình 3.8 Đặc tính hội tụ của thật toán Hình 3.9 Đồ thị điện áp của các nút Bảng 3.2: So sánh thuật toán SA với các thuật toán khác Phương pháp Tổn thất (kW) Umin (p.u) Các khóa mở Cấu trúc ban đầu 202.68 0.913 s33, s34, s35, s36, s37 Phương pháp (SA) 136.57 0.932 s7, s9, s14, s32, s37 Phương pháp Heuristc 136.57 0.931 s7, s9, s14, s32, s37 Gomes [37] 136.57 0.928 s7, s9, s14, s32, s37 HSA [45] 137.07 0.928 s7, s9, s14, s32, s37 Shirmohammadi [80] 136.66 0.921 s7, s10, s14, s32, s37 Zhu [106] 139,52 0.934 s11, s28, s32, s32, s33 HR[25] 137.54 0.921 s33, s14, s7, s36, s28 13
Hình 3.3: Sơ đồ thuật toán SA cho bài toán tái cấu trúc lưới điện 14
Hình 3.5. Sơ đồ thuật toán SA cho bài toán tái cấu trúc lưới điện có xét DG b. Kiểm tra trên ví dụ mẫu của IEEE với lưới điện 16 nút có DG kết nối. Kiểm tra trên lưới điện 16 nút có trong [23]. Lựa chọn các thông số α = 750; β = 800; γ =0,1; ε = 0,1; δ = 1; 15
Hình 3.11 Quá trình hội tụ của thuật toán SA Hình 3.12 Đồ thị điện áp của các nút. Bảng 3.3: Bảng tổng hợp so sánh phương pháp đề xuất với phương pháp khác STT Khóa mở ∆𝑃⁡kW Phương pháp DG1 DG2 Nút Ghi chú Nút 9 13 1 2;8;9;15;16;20 144.17 G Celli[39] 0 0 Không kết 2 2;16;17;10;20;19 92.3 TOPO [83] 0 0 nối DG 3 2;16;17;10;20;19 92.3 SA 0 0 4 2;8;10;15;18;20 81.93 G Celli[39] 450 630 Kết nối cả 2 5 2;17;18;20;10;19 66.3 TOPO [83] 450 630 DG 6 2;17;18;20;10;19 66.3 SA 450 630 7 2;8;10;15;16;20 84.74 G Celli[39] 450 0 DG1 làm 8 2;17;16;20;10;19 83.7 TOPO [83] 450 0 việc, DG2 9 2;17;16;20;10;19 83.7 SA 450 0 dừng 10 2;9;10;15;18;20 99.04 G Celli[39] 0 630 DG1 làm 11 2;17;18;20;10;19 74.3 TOPO [83] 0 630 việc, DG2 12 2;17;18;20;10;19 74.3 SA 0 630 dừng Xét ví dụ 1 nguồn IEEE 33 nút phụ tải có thông số được thể hiện trong [23], (a) (b) Hình 3.14 Quá trình hội tụ của lưới điện 33 nút không có các DG (a) Hình 3.15 Quá trình hội tụ của lưới điện 33 nút có các DG (b) Bảng 3.5 So sánh thuật toán SA với PSO và PSS/ADEPT trên lưới 33 nút Phương pháp Tổn thất (kW) Khóa mở Vòng lặp Hệ thống không có DG Cấu hình ban đầu 203.679 25-29, 18-33, 9-15, 12-22, 8-21 - PSO [54] 138.876 7-8, 25-29, 8-9, 14-15, 32-33 23 SA 138.876 7-8, 25-29, 8-9, 14-15, 32-33 5 PSS/ADEPT 111.45 7-8, 28-29, 9-10, 14-15, 32-33 - Hệ thống có kết nối DG PSO [54] 111.45 7-8, 28-29, 8-9, 14-15, 32-33 15 SA 111.45 7-8, 28-29, 9-10, 14-15, 32-33 12 PSS/ADEPT 111.45 7-8, 28-29, 9-10, 14-15, 32-33 - 3.3 Nhận xét và đánh giá: Ý nghĩa thuật toán: Trong kết quả nghiên cứu này tác giả đã đề xuất sử dụng thuật toán SA cho bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối trong hai trường hợp là không có kết nối nguồn điện phân tán và có kết nối nguồn điện phân tán. Trong nội dung trình bày, các đóng góp của nghiên cứu là đã cải tiến phần nào thuật toán SA để kết quả tốt hơn, cụ thể: Trong cơ chế nhiễu loạn, việc lựa chọn vòng kín để mở, đã sử dụng bậc của khóa để thực hiện quá trình đóng/mở vòng kín, hàm giá của hệ thống được đưa vào (3.10) đảm bảo được hàm mục tiêu 16
(3.1) đạt giá trị min và đảm bảo được các yếu tố ràng buộc của bài toán, thông qua các hệ số “phạt’, quá trình giảm nhiệt độ được nhóm tác giả đề xuất sử dụng theo (3.13), rút ngắn được thời gian khi nhiệt độ đang ở mức cao thì giảm nhanh và khi đến một mức nhiệt độ có thể đạt được cấu hình tối ưu thì nhiệt độ sẽ giảm chậm, đảm bảo không bị sai sót (lỗi) và tạo điều kiện để cho điểm cực tiểu cục bộ dễ dàng thoát ra khỏi điểm tối ưu cục bộ để tiến tới tối ưu toàn cục trong quá trình hình thành cấu trúc. Nghiên cứu cũng đề xuất tiêu chuẩn dừng của hệ thống khi đạt được cấu trúc tối ưu (3.14) để bài toán hội tụ. 17
CHƯƠNG 4 THUẬT TOÁN DI TRUYỀN CHO BÀI TOÁN TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CÓ XÉT ĐẾN QUY HOẠCH NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN 4.1 Phương pháp sử dụng thuật toán di truyền (GA) cho bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối. 4.1.1 Giới thiệu thuật toán di truyền 4.1.2 Một số tính chất của thuật toán di truyền 4.1.3 Một số nghiên cứu liên quan Thông qua việc nghiên cứu một số các công bố liên quan, ta có được nhận xét Nhận xét: Nhìn chung có các phương pháp xác định vị trí và dung lượng DG trong các nghiên cứu khoa học hiện nay có thể tóm tắt thành 4 nhóm như sau: (1) Xác định vị trí và công suất của các nguồn phân tán tối ưu trên lưới điện phân phối hình tia ban đầu bằng các thuật toán tối ưu. Sau đó sử dụng các thuật toán tối ưu để xác định cấu trúc lưới có tổn thất công suất bé nhất. (2) Xác định cấu trúc lưới có tổn thất bé nhất bằng các thuật toán tối ưu. Sau đó, Xác định vị trí và công suất của các nguồn phân tán tối ưu trên lưới điện phân phối có cấu trúc hình tia tối ưu. (3) Xác định vị trí của các nguồn phân tán dựa trên các chỉ số như độ ổn định điện áp, độ nhạy điện áp các nút…. Sau đó sử dụng các thuật toán tối ưu để xác định dung lượng, kết hợp với bài toán tái cấu trúc lưới. (4) Sử dụng các thuật toán tối ưu để giải bài toán xác định vị trí, công suất nguồn phân tán và xác định cấu trúc vận hành hình tia tối ưu. 4.2 Áp dụng thuật toán di truyền cho bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối 4.2.1 Mô tả bài toán và hàm mục tiêu Bài toán: Hàm mục tiêu giảm tổn thất công suất trên lưới điện phân phối, tối đa công suất phát của các nguồn phân tán cũng được xem như hàm mục tiêu thành phần của đa mục tiêu: 𝑁 𝑃𝐷𝐺𝑗 𝐹 = min⁡(𝑎 ∑𝑁𝑏𝑟 2 𝑖=1 𝑘𝑖 . 𝑅𝑖 . |𝐼𝑖 | + (1 − a) ∑𝑗=1 (1 − 𝑃 𝐷𝐺 )) (4.3) 𝐷𝐺𝑗𝑚𝑎𝑥 Các điều kiện ràng buộc: (4.4), (4.5), (4.6), (4.7) 4.2.2 Đề xuất phương pháp sử dụng thuật toán GA cho bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối Phương pháp 1: Phương pháp tìm kiếm đồng thời vị trí, dung lượng của DG và cấu trúc tối ưu, dựa trên việc chọn lọc, lai ghép của thuật toán di truyền. Các bước phương pháp 1 được đề xuất theo các bước như trong hình vẽ 4.3 Phương pháp 2:Bài toán xác định vị trí và dung lượng của các DG có hể chia thành 2 giai đoạn như sau: Giai đoạn 1: Xác định vị trí và dung lượng của các DG để hàm mục tiêu (4.3) trên lưới điện phân phối kín là bé nhất bằng cách đóng tất cả các khóa điện đang ở trạng thái mở, tạo thành cấu trúc lưới điện phân phối kín có DG Giai đoạn 2: Xác định cấu hình vận hành của lưới điện phân phối hở có tổn hao công suất bé nhất từ cấu trúc lưới điện phân phối kín có DG  Mô tả hàm mục tiêu và các ràng buộc Hàm mục tiêu cho giai đoạn 1 tương tự như mục tiêu tại biểu thức (4.3) Hàm mục tiêu cho giai đoạn 2 được biểu diễn như biểu thức (4.24) 𝑃𝑖2 +𝑄𝑖2 𝑃𝑙𝑜𝑠𝑠 = ∑𝑁𝑏𝑟 𝑁𝑛𝑟 2 𝑁𝑏𝑟 𝑖=1 𝑘𝑖 ∆𝑃𝑖 = ∑𝑖=1 𝑘𝑖 . 𝑅𝑖 . |𝐼𝑖 | = ∑𝑖=1 𝑘𝑖 𝑅𝑖 (4.25) 𝑉𝑖2 18
Phương pháp đề xuất: Phương pháp đề xuất được chia làm 2 giai đoạn Giai đoạn 1: Các biến cần tối ưu là vị trí và công suất các nguồn điện phân tán, vì vậy vector biến điều khiển có dạng như sau: 𝑋𝑖 = [⁡𝑉𝑇1𝑖 , … , 𝑉𝑇𝑚𝑖 , 𝐷𝐺1𝑖 , … , 𝐷𝐺𝑚 𝑖 ] (4.29) Giai đoạn 2: Các biến cần tối ưu là các khóa điện mở trong hệ thống, vì vậy véc tơ biến điều khiển có dạng như sau: 𝑋𝑖 = [𝑆1𝑖 , 𝑆2𝑖 … , 𝑆𝑁𝑂𝑖 ] (4.30) Thuật toán được trình bày trong hình 4.5 Bắt đầu Đọc thông số lưới, Xác định không gian tìm kiếm các khóa mở; Chọn các thông số: kích thước quần thể N, số biến cần tối ưu, tỉ lệ đột biến Xm, và tỉ lệ chọn lọc Xkeep, Số thế hệ Itermax - Khởi tạo ngẫu nhiên quần thể nhiễm sắc thể N [khóa mở,…, vị trí DG,..., công suất DG,...] Giải bài toán phân bố công suất và tính toán tổn thất công suất cho mỗi nhiễm sắc thể Chọn lọc - Giữ lại các nhiễm sắc thể tốt nhất dựa trên tỉ lệ chọn lọc Xkeep - Chọn các cặp nhiễm sắc thể để ghép chéo Ghép chéo - Chọn ngẫu nhiên một gen trong mỗi cặp nhiễm sắc thể cha mẹ - Thay thể gen được chọn bằng một gen mới - Thực hiện ghép chéo sử dụng phương pháp đơn điểm Đột biến - Xác định số lượng gen cần đột biến Xm: (N-1) x Nts x Xm - Thay thể ngẫu nhiên một số gen được chọn - Kiểm tra các giới hạn ràng buộc của các nhiễm sắc thể mới đúng Iter = Iter + 1 Iter
Công suất DG (MW) 5 5 5 Không có khóa mở 14 12 6 (lưới điện Khóa mở 14 12 6 (LĐPP kín) phân phối hình tia) Tổn thất (kW) 261.81 261.81 261.81 Điện áp nhỏ nhất 0.98355 0.98555 0.98355 Điện áp lớn nhất 1 1 1 Giá trị hàm mục tiêu 259.32 256.5459 259.32 Bắt đầu Đóng các khóa điện Chọn thông số: quần thể N, số biến (vị trí, dung lượng DG), tỉ lệ đột biến Xm, và tỉ lệ chọn lọc Xkeep, Số vòng lặp lớn nhất Itermax,1 - Khởi tạo ngẫu nhiên quần thể nhiễm sắc thể N [vị trí DG,..., công suất DG,...] Giải bài toán phân bố công suất và tính toán tổn thất công suất cho mỗi nhiễm sắc thể - Giữ lại các nhiễm sắc thể tốt nhất dựa trên tỉ lệ chọn lọc Xkeep - Chọn các cặp nhiễm sắc thể để ghép chéo Thực hiện ghép chéo sử dụng phương pháp đơn điểm - Thay thể ngẫu nhiên một số gen được chọn dựa trên Xm - Kiểm tra các giới hạn ràng buộc của các nhiễm sắc thể mới đúng Iter1 = Iter1 + 1 Iter1