Ứng dụng thuật toán đàn kiến giải bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng: Luận văn thạc sĩ

B GIÁO DC VÀ ĐÀO TO

ĐI HC ĐÀ NNG

TRN NGUYÊN DOÃN

NG DNG THUT TOÁN ĐÀN KIN Đ GII BÀI TOÁN

TÁI CU TRÚC LƯI ĐIN PHÂN PHI QUN LIÊN CHIU

THÀNH PH ĐÀ NNG

Chuyên ngành:

Mng và H thng ñin

Mã s:

60.52.50

TÓM TT LUN VĂN THC SĨ

K THUT

Đà Nng – Năm 2011

Công trình ñưc hoàn thành

ti

Đ

HC ĐÀ



Ngưi hưng dn khoa hc: TS. TRN VINH TNH

Phn bin 1: PGS.TS. Ngô Văn Dưng.

Phn bin 2: PGS.TS Nguyn Hng Anh

Lun văn s ñưc bo v ti Hi ñng chm Lun văn tt

nghip thc sĩ k t h ut hp ti Đi hc Đà N ng vào ngày 11

tháng 6 năm 2011

Có th! tìm hi!u lun văn ti:

- Trung tâm Thông tin – Hc liu, Đi hc Đà N ng

- Trung tâm Hc liu, Đi hc Đà N ng

M ĐU

1. Lý do ch!n ñ" tài

Trong h thng ñin, t"n tht trên lưi ñin phân phi (LĐPP)

chi#m mt t$ l ñáng k!. Theo thng kê c%a Đin l&c Vit Nam thì

t"ng t"n tht ñin năng khong t' 10-15% sn lưng ñin sn xut,

trong ñó lưi ñin phân phi chi#m 5-7% . Vì vy gim t"n tht ñin

năng ( lưi phân phi có ý nghĩa quy#t ñ)nh trong vic gim t$ l t"n

tht chung c%a toàn b h thng ñin. Có rt nhi*u phương pháp ñ!

làm gim t"n tht ñin năng trên lưi ñin phân phi như: nâng cao

ñin áp vn hành, ci to, thay dây dn, gim truy*n ti công sut

phn kháng trên lưi ñin b,ng cách ñ-t t. bù.....Các bin pháp này

ñòi h/i chi phí ñ0u tư khá ln và phi có thi gian ñ! th&c hin.

Trong lun văn này nghiên c1u gim t"n tht trên lưi phân

phi b,ng thut gii tái cu trúc. Ta bi#t r,ng khi thay ñ"i cu trúc

lưi ñin b,ng cách ñóng m( các c-p thi#t b) ñóng c2t (khóa ñin) thì

dn ñ#n s& phân b dòng, áp trên lưi cũng thay ñ"i, dn ñ#n t"n tht

trên lưi cũng thay ñ"i theo. Tái cu trúc lưi ñin phân phi góp

ph0n ñáng k! trong vic gim t"n tht mà không yêu c0u nhi*u chi

phí ñ0u tư ci to lưi ñin.

Hơn n4a, vic tái cu trúc lưi ñin còn cân b,ng công sut

gi4a các tuy#n ñưng dây, gim s.t áp cui ñưng dây, gim bt kh

năng quá ti các thi#t b) trên lưi, gim thi!u s lưng h tiêu th. b)

mt ñin khi s& c.

Hin nay, có nhi*u thut toán gii bài toán tái cu trúc trên lưi

ñin phân phi ñ! gim ∆P.

* Các thu#t toán d$a trên phương pháp Heuristic

Phương pháp thay ñ"i nhánh ñơn gin

Ni dung cơ bn c%a phương pháp thay ñ"i nhánh Heuristic là

tính toán thay ñ"i t"n tht công sut b(i vic ñóng c2t t'ng c-p mt

(ñóng mt nhánh và m( mt nhánh trong cùng mt thi ñi!m).

Mô hình dòng ti ưu

Ni dung cơ bn c%a mô hình dòng công sut ti ưu là m(

nhánh c%a cây mà có giá tr) dòng ñin nh/ nht c%a mch kín .

* Thu#t toán c'a Merlin và Back – k( thu#t vòng kín

Ni dung: Đóng tt c các khoá ñin, to thành lưi ñin kín.

Sau ñó ti#n hành gii bài toán phân b công sut và m( l0n lưt các

khóa ñin có dòng chy qua bé nht cho ñ#n khi không còn mch

vòng to thành lưi ñin phân phi hình tia.

* Các thu#t toán d$a trên trí tu nhân to

Thut toán di truy*n

Thut toán di truy*n là k thut ti ưu hóa và tìm ki#m ngu

nhiên có ñ)nh hưng, d&a vào nh4ng khái nim t' thuy#t ti#n hóa c%a

t& nhiên. Thut toán này ñưc hình thành trên quan ñi!m cho r,ng

quá trình ti#n hóa t& nhiên là quá trình hp lý nht và t& nó ñã mang

tính ti ưu. Quá trình ti#n hóa th! hin tính ti ưu ( ch5 th# h sau

bao gi cũng phát tri!n hơn, hoàn thin hơn th# h trưc b(i quy lut

ñu tranh sinh tn.

Thut toán ñàn ki#n (Ant colony algorithm – ACA)

Trong vòng 10 năm g0n ñây, có nhi*u bài toán ti ưu t" hp

ñưc gii quy#t b,ng các thut toán ñàn ki#n (Ant colony Algorithm).

Thut toán ki#n mô ph/ng hành vi c%a ñàn ki#n trong t& nhiên nh,m

tìm ki#m ñưng ñi ng2n nht gi4a t" ki#n và ngun th1c ăn d&a trên

lưng du chân (Pheromone) mà các con ki#n ñ! li trên ñưng ñi.

Hiu qu c%a thut toán ki#n ñã ñưc th! hin khi so sánh vi

các thut toán n"i ti#ng khác như thut toán di truy*n (GA), mô

ph/ng luyn kim (Simulated Annealing).

Hin nay ñã có các nghiên c1u gii bài toán tái cu trúc b,ng

nhi*u thut toán khác nhau như thut toán di truy*n, k thut vòng

kín … Đ! có cái nhìn t"ng quát và so sánh ñi chi#u k#t qu gi4a các

thut toán vi nhau, làm ti*n ñ* cho hưng nghiên c1u ti#p theo là lai

ghép gi4a các thut toán vi nhau, ñ! gim thi gian tính toán, nhanh

ñ#n k#t qu ti ưu.

Vi các lý do nêu trên, ñ* tài lun văn s chn thut toán ñàn

ki#n ñ! áp d.ng tính toán cho bài toán tái cu trúc lưi ñin phân

phi nh,m gim t"n tht công sut tác d.ng.

2. Đi tư)ng và phm vi nghiên c*u

Đi tưng nghiên c1u trng tâm c%a ñ* tài thut toán ñàn ki#n

nh,m gii bài toán tái cu trúc lưi ñin phân phi gim t"n tht công

sut tác d.ng ∆P, áp d.ng tính toán c. th! cho lưi ñin phân phi

qun Liên Chi!u - thành ph Đà N ng. S6 d.ng ph0n m*m

PSS/ADEPT ñ! tính toán ki!m tra.

3. M+c tiêu và nhim v+ nghiên c*u

Cơ s( lý thuy#t gii bài toán tái cu trúc LĐPP ñ! gim t"n tht.

Nghiên c1u lý thuy#t v* thut toán ñàn ki#n.

Nghiên c1u thành lp bài toán tái cu trúc LĐPP gim t"n tht

b,ng thut toán ñàn ki#n. Lp chương trình tính toán b,ng ngôn ng4

Matlab.

7ng d.ng tính toán c. th! cho lưi ñin phân phi qun Liên

Chi!u thành ph Đà N ng. S6 d.ng ph0n m*m PSS/ ADEPT ñ! tính

toán ki!m tra.

4. B c+c lu#n văn

B c.c c%a lun văn ngoài ph0n m( ñ0u và k#t lun chung, ni

dung lun văn ñưc biên ch# thành 4 chương:

Chương 1: Cơ s( lý thuy#t gii bài toán tái cu trúc LĐPP.

Chương 2: Thut toán ñàn ki#n.

Chương 3: Xây d&ng chương trình tính toán tái cu trúc LĐPP

s6 d.ng thut toán ñàn ki#n.

Chương 4: Tính toán tái cu trúc cho LĐPP qun Liên Chi!u

thành ph Đà N ng.

Chương 1

CƠ S LÝ THUYT GII BÀI TOÁN TÁI CU TRÚC LĐPP

1.1. Đ-c ñi.m c'a lư/i ñin phân phi

Lưi ñin phân phi dùng ñ! chuy!n ti tr&c ti#p ñin năng t'

lưi truy*n ti ñ#n h tiêu th.. Lưi ñin phân phi thưng có cp

ñin áp t' 6÷35kV. Cu trúc c%a lưi ñin phân phi rt ph1c tp bao

gm nhi*u nhánh, nhi*u nút và có khi lưng rt ln.

Trên m5i xut tuy#n c%a lưi ñin phân phi ngoài các thi#t b)

ñóng c2t ñ0u xut tuy#n thì ngưi ta còn ñ-t nhi*u thi#t b) ñóng c2t

ñ! phân ñon trên tr.c chính ho-c nhánh r.

Gi4a các xut tuy#n vi nhau trên mch vòng ngưi ta cũng

ñ-t các thi#t b) ñóng c2t vn hành ( v) trí thưng m(, gi là các thi#t

b) liên lc.

Trong th&c t# ngưi ta thưng thi#t k# và xây d&ng lưi ñin

phân phi to thành các mch vòng kín gi4a các xut tuy#n vi nhau

nhưng vn hành h(.

Vic vn hành lưi phân phi luôn phi tho mãn các ñi*u

kin:

Cu trúc vn hành hình tia. Tt c các ph. ti ñ*u ñưc cung

cp ñin, t"n tht ñin áp n,m trong trong phm vi cho phép. Các h

thng bo v relay phi thay ñ"i phù hp. Đưng dây, máy bi#n áp

và các thi#t b) khác không b) quá ti.

1.2. Các lý do ñ. v#n hành hình tia trên lư/i ñin phân phi

1.3. Tái c0u trúc lư/i ñin phân phi

Tái cu trúc lưi ñin là quá trình vn hành các khóa ñin ñ!

thay ñ"i phương th1c nh,m gim chi phí vn hành mà vn tho mãn

các ràng buc ñã nêu. Đi vi lưi phân phi, chi phí ch% y#u ñưc

ti thi!u hoá là chi phí t"n tht ñin năng.

1.4. Các bài toán tái c0u trúc LĐPP 1 góc ñ2 v#n hành

Các bài toán vn hành lưi ñin phân phi mô t các hàm m.c

tiêu tái cu trúc lưi ñin như sau:

- Bài toán 1: Xác ñ)nh cu trúc lưi ñin theo ñ th) ph. ti

trong 1 khong thi gian ñ! chi phí vn hành bé nht.

- Bài toán 2: Xác ñ)nh cu trúc lưi ñin theo ñ th) ph. ti

trong 1 khong thi gian ñ! t"n tht năng lưng bé nht.

- Bài toán 3: Tái cu trúc lưi ñin cân b,ng ti (gi4a các

ñưng dây, máy bi#n th# ngun ( các trm bi#n áp) ñ! nâng cao kh

năng ti c%a lưi ñin.

- Bài toán 4: Khôi ph.c lưi ñin sau s& c hay c2t ñin s6a

ch4a.

- Bài toán 5: Xác ñ)nh cu trúc lưi theo nhi*u m.c tiêu như:

t"n tht công sut bé nht, m1c ñ cân b,ng ti cao nht, s l0n

chuy!n ti ít nht, s.t áp cui lưi bé nht cùng ñng thi xy ra.

(Hàm ña m.c tiêu).

- Bài toán 6: Xác ñ)nh cu trúc lưi ñin ti 1 thi ñi!m ñ! t"n

tht công sut bé nht.

Theo tác gi c%a [1], trong các bài toán nêu trên, bài toán 6:

Xác ñ)nh cu trúc LĐPP ñ! gim t"n tht công sut tác d.ng ñưc

xem là bài toán quan trng nht, làm n*n tng cho h0u h#t các bài

toán khác trong h thng các bài toán tái cu trúc LĐPP.

1.5. Các nghiên c*u khoa h!c v" tái c0u trúc lư/i ñin phân phi

1.5.1. Mô hình toán hc ca lưi ñin phân phi

1.5.2. Bài toán 1: Tái cu trúc lưi ñin ñ cc tiu chi phí

vn hành

1.5.3. Bài toán 2: Tái cu trúc lưi ñin ñ gim tn tht

năng lưng

1.5.4. Bài toán 3: Cân bng công sut gia các ñưng dây và

trm bin áp

1.5.5. Bài toán 4: Tái cu trúc ñ khôi phc lưi ñin phân

phi sau s c và cân bng ti

1.5.6. Bài toán 5: Tái cu trúc lưi ñin theo hàm ña mc tiêu

1.5.7. Bài toán 6: Tái cu trúc lưi ñin ñ gim tn tht

công sut tác dng

Có rt nhi*u phương pháp tái cu trúc gim ∆P nhưng theo [1],

các phương pháp này có th! ñưc chia thành 3 loi chính là gii thut

k#t hp ti ưu hóa và heuristic (k thut vòng kín), gii thut thu0n

túy d&a vào heuristic (K thut chuy!n nhánh) và gii thut d&a vào

trí tu nhân to (thut toán di truy*n).

1.5.7.1. K thut vòng kín

1.5.7.2. K thut ñi nhánh

1.5.7.3. Thut toán di truyn

1.6. K3t lu#n

Ph0n ln các bài toán tái cu trúc theo các m.c tiêu khác nhau,

nhưng ñ*u có th! chuy!n v* và s6 d.ng bài toán xác ñ)nh cu trúc

LĐPP gim t"n tht công sut tác d.ng làm modun chính trong sut

quá trình l-p [1]. Vì vy, ñ* tài chn bài toán này ñ! th&c hin trong

lun văn.

Chương 2

THUT TOÁN ĐÀN KIN

2.1. S$ ra ñ4i c'a thu#t toán

2.2. Gi/i thiu thu#t toán

Ban ñ0u, s con ki#n b2t ñ0u t' t" ki#n ñ! ñi tìm ñưng ñ#n

nơi có th1c ăn. T' t" ki#n s có rt nhi*u con ñưng khác nhau ñ! ñi

ñ#n nơi có th1c ăn, nên 1 con ki#n s chn ngu nhiên mt con

ñưng ñi ñ#n nơi có th1c ăn. Quan sát loài ki#n, ngưi ta nhn thy

chúng tìm ki#m nhau d&a vào du chân mà chúng ñ! li trên ñưng

ñi (hay còn gi là du chân ki#n ñ! li). Sau 1 thi gian lưng du

chân (pheromone) c%a m5i ch-ng ñưng s khác nhau. Do s& tích lũy

du chân c%a m5i ch-ng ñưng cũng khác nhau ñng thi vi s& bay

hơi c%a du chân ( ñon ñưng ki#n ít ñi. S& khác nhau này s nh

hư(ng ñ#n s& di chuy!n c%a nh4ng con ki#n sau ñi trên m5i ñon

ñưng. N#u du chân ñ! li trên ñưng ñi nhi*u thì s có kh năng

thu hút các con ki#n khác di chuy!n trên ñưng ñi ñó, nh4ng ch-ng

ñưng còn li do không thu hút ñưc lưng ki#n di chuy!n s có xu

hưng bay hơi du chân sau 1 thi gian qui ñ)nh. Đi*u ñ-c bit trong

cách hành x6 loài ki#n là lưng du chân trên ñưng ñi có s& tích lũy

càng ln thì cũng ñng nghĩa vi vic ñon ñưng ñó là ng2n nht t'

t" ki#n ñ#n nơi có th1c ăn.

Phương pháp này ñưa ra ñ! gii quy#t các bài toán có không

gian nghim ln ñ! tìm ra li gii có nghim là ti ưu nht trong

không gian nghim ñó vi thi gian cho phép hay không tìm ra cu

trúc ti ưu hơn thì d'ng.

2.3. Các lý thuy3t c5i ti3n c'a thu#t toán ñ. ti3p c#n bài toán tái

c0u trúc lư/i ñin phân phi

2.3.1. Gii thiu bài toán ti ưu t hp và các ñnh lý chng

minh ñ hi t ca thut toán

Năm 2002 M.Dorigo và T.Stuzle ñã ch1ng minh ñưc tính hi

t. c%a hai bi#n th! quan trng nht c%a thut toán ñó là Max – Min.

Đi*u này ñã khi#n cho thut toán ñàn ki#n có mt cơ s( lý thuy#t

v4ng vàng và m( ra mt lot các nghiên c1u ñ0y h1a h8n v* các

tham s ñi*u khi!n trong thut toán.

Sau ñây chúng ta s xem xét phát bi!u hình th1c c%a bài toán

t" hp, gii thut và tính hi t. c%a gii thut [5].

− Cho 1 b (S, f, 9) trong ñó

− S: tp hp các li gii

− f: Hàm ñánh giá f: S->R

− 9: các ñi*u kin ràng buc

− C0n tìm li gii ti ưu S* tho f(S*) min

Trong ACA bài toán ti ưu t" hp (S, f, 9) ñưc gii quy#t

qua sơ ñ gm các thành ph0n sau:

Tp h4u hn C = {C1, C2 ... CNc} các ñ:nh c0n duyt trong

quá trình tìm ki#m. Tp h4u hn X các trng thái k#t qu có th! tìm

ñưc c%a bài toán trong quá trình tìm ki#m:

x ∈X = <Ci, Cj, ..., Ck ...>.

Tp S các li gii - là b phn c%a X (S ⊆ X).

Tp

⊆ X các trng thái tho mãn 9.

S* ≠ φ: tp các li gii ti ưu.

S* ⊆

và S* ⊆⊆ S

D&a vào các thành ph0n k! trên, các thành ph0n ki#n s xây

d&ng các li gii b,ng cách th&c hin các di chuy!n qua các ñ:nh c%a

Luận văn thạc sĩ: Ứng dụng thuật toán đàn kiến để giải bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối quận Liên Chiểu thành phố Đà Nẵng

Do đặc tính tự nhiên và đặc tính hóa học, mỗi con kiến khi di chuyển luôn để lại một lượng hóa chất gọi là các vết mùi (pheromone trail) trên đường đi và thường thì chúng sẽ đi theo con đường có lượng mùi đậm đặc hơn.

Chủ đề:

Tài liệu liên quan

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Hỗ trợ

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi