Áp dụng giải thuật coa để giải bài toán phân bố công suất tối ưu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -o0o - NG Á N ANHT NGGI ITH TCOAĐ GI IB H NB C NG TT IƯ ITOÁN Chuyên ngành: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN Mã số: 605250 N VĂN THẠC Ĩ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2013 x ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NG N ÁP DỤNG GIẢI THUẬT N NG N T Đ GẢ TT Ư Chuyên ngành : THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN Mã số : 605250 LUẬN VĂN T Ạ Ĩ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2013 T N xii Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – Đ QG-HCM Cán hướng dẫn khoa học : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học v chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học v chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học v chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học ách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học v Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) Xác nhận Chủ t ch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘ ĐỒNG TRƯỞNG KHOA Đ ỆN –Đ ỆN TỬ xi ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NG Ĩ V ỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN T Họ tên học viên: NG N N T Ngày, tháng, năm sinh: 28/09/1987 Chuyên ngành: Thiết b , mạng nhà máy điện I T N ĐỀ TÀI: Áp dụng giải thuật u t t i ưu giải Ạ Ĩ it MSHV : 11184092 Nơi sinh: nh Đ nh Mã số : 605250 n hn ng NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 24/06/2013 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 22/11/2013 IV CÁN BỘ ƯỚNG DẪN : TS Võ Ngọ Điều Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ ƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ M N ĐTẠO (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) Võ Ngọ Điều TRƯỞNG K Đ ỆN – Đ ỆN TỬ (Họ tên chữ ký) xiii LỜI CẢM ƠN Lời muốn nói tơi xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy TS Võ Ngọc Điều, người thầy hướng dẫn thực luận văn Thầy cung cấp cho tài liệu cần thiết cho đề tài Trong suốt thời gian thực luận văn, bận rộn công việc thầy dành nhiều thời gian tâm huyết việc hướng dẫn tơi Trong q trình thực luận văn với dẫn, nhắc nhở gợi ý thầy cho thêm ý tưởng mới, giúp không b lạc lối biển kiến thức mênh mông Cho đến hôm nay, luận văn hồn thành, nhờ nhắc nhở, đơn đốc, giúp đỡ nhiệt tình thầy Xin cảm ơn quý thầy cô giáo trường Đại học ách khoa TP.HCM tận tình dạy cho tơi kiến thức quý báu năm tháng học tập trường Với vốn kiến thức tiếp thu q trình học khơng tảng cho q trình nghiên cứu mà cịn hành trang q báu để bước vào đời cách vững tự tin Xin cảm ơn gia đ nh, người thân yêu bạn bè đồng nghiệp nguồn cỗ vũ động viên, tạo điều kiện chăm lo cho vật chất lẫn tinh thần để tơi n tâm thực tốt việc học tập Cảm ơn người bạn bên tơi khó khăn, chia sẽ, trao đổi kiến thức, kinh nghiệm suốt trình học tập, tr nh làm luận văn Cuối em kính chúc q Thầy, Cơ dồi sức khỏe thành công nghiệp cao quý Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2013 Người thực Nguy n Lê nh Tú xiv T MT T Trong luận văn đề uất giải thuật tạm ch giải thuật tối ưu hóa Cuckoo, viết tắt C Cuckoo ptimi ation lgorithm) để giải tốn ph n bố cơng suất tối ưu P Giải thuật C amin a abioun phát minh vào năm 2012 Giải thuật đề uất lấy cảm hứng t sống lồi chim Cukoo Có hai thành phần giải thuật chim Cuckoo trưởng thành trứng chúng Trong suất tr nh đấu tranh sinh tồn, quần thể chim Cuckoo i chuyển đến môi trường sống tốt lặp lại chu tr nh ự cố gắng thích nghi chim Cuckoo mong đợi chúng hội t hay có giá tr lợi nhuận cao Giải thuật C thống nút chu n I môi trường sống tốt kiểm tra hệ -30, , 11 nút với nhiều hàm m c tiêu khác kết so sánh với giải thuật ựa trí thơng minh nh n tạo gần đ y Particle swarm optimization(PSO) Kết so sánh cho thấy giải thuật C tối ưu tốt so với P pháp hữu o đó, giải thuật C đề cho lời giải uất phương ng để giải toán ph n bố công suất tối ưu hệ thống điện ABSTRACT This thesis proposes a cuckoo optimization algorithm (COA) method for solving optimal power flow (OPF) problem COA was invented by Ramin Rajabioun in 2012 The proposed method is inspired from the life of the family of cuckoo In the proposed method, there are two main components including mature cuckoos and cuckoo’s eggs uring the survival competition, the survive cuckoo societies immigrate to a better environment an restart the process The cuckoo’s survival effort hopefully converges to a state that there is only one cuckoo society with the same maximum profit values The COA method has been tested on the IEEE 30, 57, and 118-bus systems with variety of object functions and the obtained results have compared those from conventional particle swarm optimization (PSO) method The result comparison has shown that the proposed method can obtain better optimal solution than the conventional PSO Therefore, the proposed COA could be a useful method for implementation in solving the OPF problem xv LỜ MĐ N Tơi cam đoan luận văn hồn tồn o tơi thực hiện, thực ưới hướng dẫn khoa học Tiến ĩ Võ Ngọc Điều Các đoạn trích dẫn luận văn dẫn nguồn có độ xác cao phạm vi hiểu biết Kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác ngồi báo khoa học ưới đ y Công tr nh khoa học công bố : Tu Nguyen Le Anh, Dieu Ngoc Vo, “ ptimal power flow by Cuckoo optimi ation algorithm”, Proceedings of International Symposium on Electrical Engineering, ISEE 2013 October,31th – November,01st, 2013, Ho Chi Minh City, Vietnam Học viên Nguy n Lê nh Tú xvi MỤC LỤC Trang Nhiệm vụ luận văn Thạ ĩ ………………………………………………………………i Lời cảm ơn……………………………………………………………………………… iii Tóm tắt luận văn …………………………………………………………………………iv ời m n…………………… …………………………………………… …… v Mục lục………………………………………………………………………… …….vi Danh mục hình luận văn.…………………………… ……… …………… ix Danh mục bảng luận văn …………………………………….……………… x Các chữ viết tắt luận văn………………………………………….… … xii hương : G ỚI THIỆU Error! Bookmark not defined 1.1 Giới thiệu chung đề tài .Error! Bookmark not defined 1.2 M c tiêu đề tài .Error! Bookmark not defined 1.3 Phạm vi nghiên cứu Error! Bookmark not defined 1.4 Nội dung luận văn .Error! Bookmark not defined hương : TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan toán OPF .5 2.2 Tổng quan phương pháp áp d ng để giải toán OPF 2.2.1 Phương pháp cổ điển .8 2.2.2 Phương pháp quy hoạch tiến hóa 15 hương :T N ẬP BÀI TOÁN OPF TRONG HỆ TH NG Đ ỆN .23 3.1 Giới thiệu chung 23 3.2 Bài toán OPF dạng tổng quát[11] 24 3.3 ài toán P đề xuất .26 3.4 Các ràng buộc toán OPF 28 3.4.1 Ràng buộc đẳng thức 28 3.4.2 Ràng buộc bất đẳng thức 29 xvii hương V : G Ả T G RT ẬT MV K ỤNGV TM T N T N TR NG ỆT NG Đ ỆN 30 4.1 Giới thiệu 30 4.2 Giới thiệu giải thuật C .30 4.2.1 Tổng quan COA .30 4.2.2 Khởi tạo quần thể Cuckoo ban đầu Error! Bookmark not defined 4.2.3 Quá tr nh đặt trứng chim Cuckoo 33 4.2.4 ự c n b ng sinh thái quần thể chim Cuckoo 35 4.2.5 ự i chuyển tới môi trường sống tốt chim Cuckoo .35 4.2.5 Lưu đồ giải thuật C 4.3 Áp ng giải thuật C áp ng toán P 38 vào tốn ph n bố cơng suất tối ưu hệ thống điện Error! Bookmark not defined 4.3.1 Thành lập toán P Error! Bookmark not defined 4.3.2 Thiết lập thông số cho giải thuật C .Error! Bookmark not defined 4.3.3 Tr nh tự bước thực giải thuật C toán P 40 hương V : KẾT QUẢ TÍNH TỐN .46 5.1 Mạng điện IEEE 30 nút 46 5.1.1 Cấu trúc mạng điện .46 5.1.2 Thiết lập thông số cho COA .47 5.1.3 Kết nhận xét .48 5.2 Mạng điện IEEE 57 nút 57 5.2.1 Cấu trúc mạng điện .57 5.2.2 Thiết lập thông số cho COA .58 5.2.3 Kết nhận xét .59 5.3 Mạng điện IEEE 118 nút .62 5.3.1 Cấu trúc mạng điện .62 xviii 5.3.2 Thiết lập thông số cho COA .62 5.2.3 Kết nhận xét .63 5.4 Kết luận 66 hương V :TỔNG KẾT V ƯỚNG PHÁT TRI N ĐỀ TÀI .67 6.1 Tổng kết đề tài 67 6.2 Hướng phát triển đề tài 68 6.3 Lời kết 69 Phụ lục ……………………………………………………….……………………70 Tài liệu tham khảo ……………………………………………………………….84 Tóm tắt lý lịch trích ngang ………………………………….………………… 90 ... .35 4.2.5 Lưu đồ giải thuật C 4.3 Áp ng giải thuật C áp ng toán P 38 vào tốn ph n bố cơng suất tối ưu hệ thống điện Error! Bookmark not defined 4.3.1 Thành lập toán P Error!... Bảng 5.1 Kết phân bố công suất tối ưu mạng điện 30 nút khơng có điểm van công suất …………………………………………………………………………48 Bảng 5.2 Sự so sánh kết phân bố cơng suất thuật tốn C phương pháp khác …… ……….……………………………………………………….…49... …………………… 61 xxi Bảng 5.15 Kết phân bố công suất tối ưu cho mạng IEEE 118 nút………………………… ……………………………………………….…… 63 Bảng 5.16 Sự so sánh kết phân bố công suất thuật toán C phương pháp PSO cho mạng IEEE 118