Tái cấu hình lưới điện phân phối sử dụng các giải thuật tìm kiếm tối ưu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGUYỄN THANH THUẬN TÁI CẤU HÌNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI SỬ DỤNG CÁC GIẢI THUẬT TÌM KIẾM TỐI ƯU NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 62140101 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trương Việt Anh TS Phùng Anh Tuấn Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: LÝ LỊCH CÁ NHÂN I THÔNG TIN CÁ NHÂN Họ tên: Nguyễn Thanh Thuận Ngày sinh: 05/11/1983 Nơi sinh: Hà Nội Nam/Nữ: Nam Địa chỉ: 62/2 Khu phố Trung Thắng, Phường Bình Thắng, Thị xã Dĩ An, Tỉnh Bình Dương Điện thoại: 0916.664.414 E-mail: thuan.dap@gmail.com Cơ quan - nơi làm việc: Trường Cao đẳng Công nghệ cao Đồng An Địa quan: Phường Bình Thắng, Thị xã Dĩ An, Tỉnh Bình Dương; Điện thoại: 02743.774.647; Website: dongan.edu.vn II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO - Từ 2002 – 2006: Sinh viên ngành Kỹ thuật điện, Truờng Cao đẳng Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long - Từ 2006 – 2008: Sinh viên ngành Điện công nghiệp, Truờng Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM - Từ 2010 – 2012: Học viên cao học ngành Kỹ thuật điện, Truờng Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM - Từ 2014 – nay: Nghiên cứu sinh ngành Kỹ thuật điện, Truờng Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM III Q TRÌNH CƠNG TÁC Từ 2008 - nay: Giáo viên Trường Cao đẳng Công nghệ cao Đồng An Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng năm 2017 Nguyễn Thanh Thuận i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu Luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng năm 2017 (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Thanh Thuận ii CẢM TẠ Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trương Việt Anh, người thầy đề phương hướng, hết lòng bảo em suốt trình học tập, nghiên cứu thực luận án TS Phùng Anh Tuấn, người thầy động viên đóng góp ý kiến quý báu trình nghiên cứu thực luận án PGS.TS Quyền Huy Ánh, người thầy bảo, giúp đỡ đóng góp cho em ý kiến quý báu suốt trình học tập, nghiên cứu thực luận án TS Nguyễn Minh Tâm, người thầy động viên, tạo điều kiện tốt cho em suốt trình học tập trường TS Võ Viết Cường, người thầy hướng dẫn em đồ án tốt nghiệp đại học Ban Giám Hiệu, phịng Đào Tạo ln tận tình giúp đỡ, hướng dẫn cho em trình học tập trường Ban chủ nhiệm thầy/cơ giáo Khoa Điện-Điện Tử ln tận tình giúp đỡ tạo điều kiện tốt vật chất tinh thần để em hồn thành luận án Thầy Trần Hữu Lịch, người thầy giúp đỡ, động viên tạo điều kiện tốt cho em theo học hoàn thành luận án Thầy Bùi Huy Quỳnh, người thầy động viên, giúp đỡ em trong suốt q trình cơng tác học tập Xin cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp người ln động viên, khuyến khích tơi suốt trình thực luận án Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng năm 2017 Nguyễn Thanh Thuận iii TĨM TẮT Luận án trình bày phương pháp giải tốn tái cấu hình lưới điện phân phối (LĐPP) dựa giải thuật heuristic tổng quát Trong đó, tốn tái cấu hình giảm tổn thất công suất tác dụng thực dựa thuật toán cuckoo search (Cuckoo Search Algorithm - CSA) Ý tưởng CSA dựa tập tính ký sinh ni dưỡng số lồi chim tu hú trì nịi giống cách đẻ trứng vào tổ loài chim khác Kết so sánh với thuật toán di truyền (Genetic Algorithm - GA) bầy đàn LĐPP 33, 69 119 nút cho thấy, CSA phương pháp hiệu để giải toán tái cấu hình LĐPP, đặc biệt LĐPP có quy mơ lớn Trong đó, tốn tái cấu hình đa mục tiêu giảm tổn thất công suất, số cân tải, số cân xuất tuyến, độ lệch điện áp nút số lần chuyển khóa giải dựa thuật tốn Runner-Root (Runner-Root Algorithm - RRA) Ý tưởng RRA dựa nhân giống số lồi thực vật có thân bò lan Kết kiểm tra hai hệ thống 33 70 nút cho thấy RRA nhiều ưu điểm so với GA CSA Ngoài ra, ảnh hưởng vị trí cơng suất nguồn điện phân tán (Distributed Generation - DG) đến tốn tái cấu hình trường hợp khác thực tái cấu hình, thực tối ưu vị trí cơng suất DG, tái cấu hình sau lắp đặt DG, lắp đặt DG sau tái cấu hình, tái cấu hình kết hợp với tối ưu cơng suất DG đồng thời tái cấu hình kết hợp với tối ưu vị trí cơng suất DG xem xét Kết cho thấy toán tái cấu hình kết hợp với tối ưu vị trí cơng suất DG cho phép thu cấu hình lưới có tổn thất công suất bé chất lượng điện áp tốt Luận án trình bày phương pháp tái cấu hình LĐPP có xét đến DG giảm tổn thất lượng khoảng thời gian khảo sát áp dụng cho LĐPP có chi phí chuyển tải cao LĐPP gặp khó khăn q trình thu thập đồ thị phụ tải Phương pháp đề xuất dựa cơng suất trung bình phụ tải cơng suất phát trung bình DG thời gian khảo sát Ưu điểm phương pháp không yêu cầu đồ thị phụ tải công suất phát DG iv thời điểm thời gian v khảo sát Kết tính tốn cho thấy, sử dụng cơng suất trung bình phụ tải DG để xác định cấu hình vận hành LĐPP giảm tổn thất lượng phương pháp đề xuất có ưu điểm vượt trội thời gian tính tốn so với phương pháp sử dụng đồ thị phụ tải đồ thị công suất phát DG Bên cạnh đánh giá LĐPP mẫu, phương pháp tốn đề nghị áp dụng thành cơng LĐPP trung áp thực tế huyện Chư Prông, tỉnh Gia Lai Kết tính tốn cho thấy, sử dụng phương pháp nghiên cứu làm tài liệu tham khảo vận hành LĐPP Chư Prông vi ABSTRACT The thesis presents methods for solving the distribution network reconfiguration (DNR) problem based on metaheuristic algorithms In particular, the DNR problem for active power losses reduction is solved based on the cuckoo search algorithm (CSA) The CSA is inspired from the obligate brood parasitism of some cuckoo species which lay their eggs in the nests of other host birds of other species The results of comparison with genetic algorithm (GA) and particle swarm optimization in the 33, 69 and 119 nodes show that CSA is an effective method to solve DNR problem, especially apply for large scale systems Meanwhile, the multiobjective DNR problem for minimizing real power loss, load balancing among the branches, load balancing among the feeders as well as number of switching operations and node voltage deviation is solved based on the Runner- Root algorithm (RRA) The idea of the RRA is inspired from the plants propagated through runners The test results on both 33 and 70 nodes system indicate that RRA are more advantageous than GA and CSA In addition, the influence of location and capacity of distributed generations (DG) to the DNR problem in different cases such as reconfiguration only, optimization of location and size of DG only, reconfiguration after installing placement of DG, placement of DG after reconfiguration, simultaneous reconfiguration with optimization size of DG and simultaneous reconfiguration with optimization location and size of DG are considered The results show that DNR problem combined with optimization location and size of DG is the most efficient solution for minimizing power loss and enhancing voltage profile The thesis also proposes an effective method to optimize distribution network topology in the presence of DG for energy loss over a given time period applied for the networks which have high cost when changing the status of switches and the practical networks that are difficult for obtaining load curves The proposed method based on vii