Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền và thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KIỀU THỊ THANH HOA NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN VÀ THUẬT TOÁN TỐI ƯU BẦY ĐÀN ĐỂ ƯỚC LƯỢNG TRẠNG THÁI HỆ THỐNG ĐIỆN LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Hà Nội – 2023 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KIỀU THỊ THANH HOA NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN VÀ THUẬT TOÁN TỐI ƯU BẦY ĐÀN ĐỂ ƯỚC LƯỢNG TRẠNG THÁI HỆ THỐNG ĐIỆN Ngành: Kỹ thuật điện Mã số : 9520201 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN THANH SƠN Hà Nội, 2023 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu hướng dẫn TS Trần Thanh Sơn Các thơng tin trích dẫn luận án liệt kê đầy đủ rõ nguồn gốc Các số liệu, kết nêu Luận án tiến sĩ trung thực chưa tác giả khác công bố Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Người hướng dẫn khoa học Nghiên cứu sinh TS Trần Thanh Sơn Kiều Thị Thanh Hoa ii LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn tới Ban lãnh đạo Trường Đại học Điện lực, phòng Đào tạo sau Đại học, khoa Kỹ thuật điện, phòng ban Trường Đại học Điện lực, thầy cô, đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em thời gian thực luận án tiến sĩ Em xin gửi lời cảm ơn tới TS Trần Thanh Sơn, người hướng dẫn, định hướng, động viên, đưa lời nhận xét, góp ý để giúp em hồn thành luận án tiến sĩ, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng thuật toán di truyền thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện” Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy/cô đọc luận án tiến sĩ Cảm ơn thầy/cơ góp ý giá trị, giúp em có định hướng cải tiến tốt cho nghiên cứu Đặc biệt, cảm ơn thành viên gia đình ln động viên tạo điều kiện tốt để em hồn thành luận án tiến sĩ Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Nghiên cứu sinh Kiều Thị Thanh Hoa iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC HÌNH VẼ .viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT x MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích luận án Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Cấu trúc nội dung luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan tốn tìm số lượng, vị trí đặt thiết bị đo tối ưu 1.2 Tổng quan toán ước lượng trạng thái hệ thống điện 10 1.3 Thuật toán di truyền 15 1.3.1 Số lượng cá thể .17 1.3.2 Hàm chọn lọc 18 1.3.3 Hàm lai ghép 20 1.3.4 Phép đột biến 23 1.4 Thuật toán tối ưu bầy đàn .24 1.5 Những nội dung kế thừa đề xuất hướng nghiên cứu 28 1.6 Kết luận chương 29 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HĨA SỐ LƯỢNG VÀ VỊ TRÍ ĐẶT THIẾT BỊ ĐO ĐỒNG BỘ PHA ĐỂ ĐẢM BẢO ĐIỀU KIỆN QUAN SÁT HỆ iv THỐNG ĐIỆN .30 2.1 Mơ hình tốn tối ưu hóa số lượng vị trí đặt thiết bị đo đồng pha 30 2.1.1 Hàm mục tiêu .30 2.1.2 Mơ hình hàm ràng buộc không xét đến nút trung gian 31 2.1.3 Hàm ràng buộc có xét đến nút trung gian công bố trước 33 2.2 Đề xuất thuật toán di truyền với cách tính số quan sát đơn giản cho tốn tìm số lượng vị trí đặt thiết bị đo tối ưu .37 2.3 Kiểm chứng thuật toán lưới điện IEEE 44 2.3.1 Dữ liệu lưới điện mô 44 2.3.2 Kết mô trường hợp 1: Tìm vị trí đặt PMU khơng xét đến loại nút…… 45 2.3.3 Kết mơ trường hợp 2: Tìm vị trí đặt PMU có xét đến loại nút…… 47 2.3.4 Kết mơ trường hợp 3: Tìm vị trí đặt PMU trường hợp xét đến việc liệu từ PMU 50 2.3.5 So sánh kết mô ba lưới điện IEEE .52 2.4 Áp dụng thuật toán đề xuất để tối ưu hóa vị trí đặt PMU lưới điện truyền tải 350 nút Việt Nam 55 2.4.1 Trường hợp 1: tìm vị trí đặt PMU tối ưu không xét đến ảnh hưởng nút ZIB… 57 2.4.2 Trường hợp 2: tìm vị trí đặt PMU tối ưu xét đến ảnh hưởng nút ZIB…… 58 2.4.3 Trường hợp 3: tìm vị trí đặt PMU tối ưu cố PMU, không xét đến ảnh hưởng nút ZIB 59 2.4.4 Trường hợp 4: tìm vị trí đặt PMU tối ưu cố PMU, có xét đến ảnh hưởng nút ZIB 60 2.5 Kết luận chương 62 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN VÀ THUẬT TOÁN TỐI ƯU BẦY ĐÀN ĐỂ ƯỚC LƯỢNG TRẠNG THÁI HỆ THỐNG ĐIỆN .63 v 3.1 Mô hình tốn ước lượng trạng thái hệ thống điện 63 3.2 Ứng dụng thuật toán tối ưu bầy đàn để ước lượng trạng thái hệ thống điện 66 3.2.1 Mô lưới điện IEEE 14 nút 69 3.2.2 Mô lưới điện IEEE 30 nút 71 3.3 Ứng dụng thuật toán di truyền để ước lượng trạng thái hệ thống điện … … 75 3.3.1 Ảnh hưởng tỉ lệ đột biến đến kết ước lượng trạng thái 78 3.3.2 Lựa chọn hàm chọn lọc thích hợp cho toán ước lượng thái 80 3.3.3 Lựa chọn kết hợp phép chọn lọc phép lai ghép .82 3.4 Đề xuất thuật tốn với q trình ước lượng tách biến mơđun điện áp góc pha điện áp 86 3.4.1 Kết ước lượng cho lưới điện IEEE 14 nút, 30 nút 118 nút dùng số liệu đo công suất P, Q nút phép đo điện áp nút .93 3.4.2 Kết mô cho lưới điện IEEE 14 nút, IEEE 30 nút IEEE 118 nút dùng liệu đo từ PMU .97 3.5 So sánh kết mô 102 3.6 Kết luận chương 103 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 105 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 118 PHỤ LỤC .119 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2-1 Bảng liệu kết nối lưới điện IEEE 45 Bảng 2-2 Vị trí đặt thiết bị PMU trường hợp (không xét nút ZIB) .45 Bảng 2-3 Số lần nút quan sát lưới 14 nút (trường hợp 1) 45 Bảng 2-4 Số lần nút quan sát lưới 30 nút (trường hợp 1) 46 Bảng 2-5 Vị trí đặt thiết bị PMU trường hợp (có xét nút ZIB, RB) 48 Bảng 2-6 Vị trí đặt thiết bị PMU trường hợp tài liệu tham khảo 49 Bảng 2-7 Tính tốn số quan sát lưới điện 30 nút trường hợp .49 Bảng 2-8 Vị trí đặt thiết bị PMU trường hợp (sự cố PMU) .51 Bảng 2-9 Tính tốn số quan sát lưới điện 14 nút trường hợp .51 Bảng 2-10 So sánh kết trường hợp (không xét loại nút) 53 Bảng 2-11 So sánh kết trường hợp (xét ảnh hưởng nút ZIB) 53 Bảng 2-12 So sánh kết trường hợp (sự cố PMU) .53 Bảng 2-13 So sánh kết sử dụng GA cho toán OPP .53 Bảng 2-14 Kết toán OPP lưới truyền tải 350 nút Việt Nam trường hợp 57 Bảng 2-15 Kết toán OPP lưới truyền tải 350 nút Việt Nam trường hợp 2:.58 Bảng 2-16 Kết toán OPP lưới truyền tải 350 nút Việt Nam trường hợp 59 Bảng 2-17 Kết toán OPP lưới truyền tải 350 nút Việt Nam trường hợp 61 Bảng 3-1 Phần trăm sai số giá trị ước lượng dùng 29 phép đo .70 Bảng 3-2 Phần trăm sai số giá trị ước lượng dùng 14 phép đo P, 14 phép đo Q 70 Bảng 3-3 % sai số lớn giá trị ước lượng dùng 28 phép đo lưới 14 nút 70 Bảng 3-4 Kết ước lượng trạng thái lưới IEEE 30 nút đặt xid = pid 72 Bảng 3-5 Kết ước lượng trạng thái đặt xid = pgd 73 Bảng 3-6 Kết ước lượng trạng thái đặt xid = ximin ximax 73 Bảng 3-7 Kết ước lượng trạng thái có hàm phạt .74 vii Bảng 3-8 % sai số kết ước lượng dùng CGA, PSO, CGA-CGA, PSO-PSO CGA-PSO cho lưới điện 14 nút (29 phép đo) 95 Bảng 3-9 % sai số kết ước lượng dùng CGA, PSO, CGA-CGA, PSO-PSO CGA-PSO cho lưới điện 30 nút (61 phép đo) 96 Bảng 3-10 Vị trí PMU, loại phép đo tổng số phép đo .97 Bảng 3-11 Sai số kết ước lượng trạng thái dùng số liệu từ PMU .98 Bảng 3-12 Các nút có giá trị ước lượng góc pha điện áp với sai số lớn 5% dùng số liệu từ PMU .99 Bảng 3-13 So sánh với kết ước lượng trạng thái cơng bố 102 viii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1 Sơ đồ khối PMU Hình 1-2 Sơ đồ khối thuật toán di truyền .16 Hình 1-3 Sơ đồ cập nhật vận tốc cá thể bước lặp t+1 25 Hình 2-1 Sơ đồ lưới điện nút 32 Hình 2-2 Một phần kết nối lưới điện IEEE 118 nút 34 Hình 2-3 Sơ đồ lưới điện nút có ZIB 40 Hình 2-4 Sơ đồ phần lưới điện IEEE 30 nút 42 Hình 2-5 Sơ đồ khối thuật toán GA cho toán OPP 43 Hình 2-6 Số lần nút quan sát lưới IEEE 118 nút (trường hợp 1) 46 Hình 2-7 Giá trị BOI lưới truyền tải 350 nút Việt Nam (trường hợp 1) 57 Hình 2-8 Giá trị BOI lưới truyền tải 350 nút Việt Nam (trường hợp 2) 58 Hình 2-9 Giá trị BOI lưới truyền tải 350 nút Việt Nam (trường hợp 3) 60 Hình 2-10 Giá trị BOI lưới truyền tải 350 nút Việt Nam (trường hợp 4) .61 Hình 3-1 Sơ đồ kết nối hai nút i j 64 Hình 3-2 Sơ đồ khối thuật toán tối ưu bầy đàn ước lượng trạng thái hệ thống điện68 Hình 3-3 Sơ đồ khối thuật toán di truyền CGA ước lượng trạng thái hệ thống điện 76 Hình 3-4 Giá trị sai số lớn môđun điện áp lưới nút thay đổi Mp 78 Hình 3-5 Giá trị sai số lớn góc pha điện áp lưới nút thay đổi Mp 79 Hình 3-6 Giá trị sai số lớn mơđun điện áp lưới 14 nút thay đổi Mp 79 Hình 3-7 Giá trị sai số lớn góc pha điện áp lưới 14 nút thay đổi Mp 79 Hình 3-8 Giá trị sai số lớn biên độ góc pha điện áp lưới điện nút sử dụng hàm chọn lọc khác 81 Hình 3-9 Giá trị sai số lớn biên độ góc pha điện áp lưới điện 14 nút sử dụng hàm chọn lọc khác 81 Hình 3-10 Giá trị sai số lớn kết ước lượng môđun điện áp cho lưới điện nút xét 18 kết hợp hàm chọn lọc hàm lai ghép 84