56 Trang 7 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Stt Ký hiệu chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ 1 ACO Ant Colony Optimization - Giải thuật lai giữa giải thuật đàn kiến 2 BFOA Bacterial Foraging Optimization
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC NGUYỄN VIỆT PHÚ ỨNG DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU PHÂN BỐ TẢI BA PHA TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22kV LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA HÀ NỘI, 2024 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC NGUYỄN VIỆT PHÚ ỨNG DỤNG TRÍ TUỆ NHÂN TẠO ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU PHÂN BỐ TẢI BA PHA TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22kV Chuyên ngành : Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa Mã số : 8520216 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Ngọc Khoát HÀ NỘI, 2024 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian tiến hành triển khai nghiên cứu, em hoàn thành nội dung luận văn “Ứng dụng trí tuệ nhân tạo điều khiển tối ưu phân bố tải ba pha lưới điện phân phối 22kV” Luận văn hồn thành khơng cơng sức thân em mà cịn có giúp đỡ, hỗ trợ tích cực nhiều cá nhân tập thể Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến TS Nguyễn Ngọc Khoát, người trực tiếp hướng dẫn cho luận văn cho em Thầy dành cho em nhiều thời gian, tâm sức, cho em nhiều ý kiến, nhận xét quý báu, chỉnh sửa cho em chi tiết nhỏ luận văn, giúp luận văn em hoàn thiện mặt nội dung hình thức Thầy quan tâm, động viên, nhắc nhở kịp thời để em hồn thành luận văn tiến độ Em xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, Thầy/Cô giảng viên dạy em suốt trình học tập phận, phịng ban chức Trường ln hỗ trợ, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em thời gian em học tập nghiên cứu Trường Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám đốc, trưởng phòng Kỹ thuật, vận hành Công ty Điện lực Phúc Thọ thuộc Tổng Công ty Điện lực thành phố Hà Nội giúp đỡ, cung cấp số liệu, phục vụ cho trình nghiên cứu Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, bạn lớp cao học ln động viên, quan tâm giúp đỡ em trình học tập thực luận văn Em xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 30 tháng 01 năm 2024 Tác giả Nguyễn Việt Phú i LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan sử dụng tài liệu tham khảo tác giả, nhà khoa học luận văn trích dẫn phụ lục “Tài liệu tham khảo” cho việc nghiên cứu viết luận văn Em xin cam đoan số liệu kết tính tốn trình bày luận văn hồn tồn tác giả tự tìm hiểu thực trình nghiên cứu viết luận văn mình, khơng chép chưa sử dụng cho đề tài luận văn Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 30 tháng 01 năm 2024 Tác giả Nguyễn Việt Phú ii MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC HÌNH ẢNH v MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu .3 Phương pháp nghiên cứu 5 Nội dung CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU PHÂN BỐ PHỤ TẢI ĐIỆN 1.1 Giới thiệu lưới điện phân phối 1.2 Vai trò lưới điện phân phối 1.2.1 Phân phối theo cấp điện áp trung áp 1.2.2 Phân phối theo hai cấp điện áp trung áp .9 1.3 Đặc điểm lưới điện phân phối 10 1.3.1 Thiết kế kín, vận hành hở lưới điện phân phối .10 1.3.2 Sự cân tải pha lưới điện phân phối 11 1.4 Bài toán tính tổn thất cơng suất lưới điện pha khơng cân 12 1.5 Phát biểu tốn 16 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU VỊ TRÍ PHỤ TẢI KHƠNG CÂN BẰNG BẰNG GIẢI THUẬT PSO KẾT HỢP CHUỖI RỜI RẠC SPD 20 2.1 Giới thiệu tổng quan thuật toán tối ưu bầy đàn (PSO) 20 2.2 Thuật toán tối ưu bầy đàn chuỗi rời rạc SPD 24 2.2.1 Thuật toán PSO nhị phân 24 2.2.2 Phương pháp đề xuất kết hợp SPD với PSO 25 2.2.3 Sự biểu diễn vị trí phần tử thuật tốn SPD-PSO 27 2.2.4 Xây dựng vận tốc phần tử trình cập nhật phần tử SPD- PSO 28 2.2.5 Đánh giá hàm mục tiêu phần tử .33 iii 2.3 Tính tổn thất lưới điện phân phối hình tia phương pháp Backward/Forward 34 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 40 3.1 Mơ tính tốn tổn thất tìm vị trí tối ưu tải lưới điện phân phối 40 3.1.1 Sơ đồ lưới điện phân phối thông số ban đầu TBA Hát Môn 40 3.1.2 Kết tính tốn lưới điện TBA Hát Mơn phần mềm mô Matlab 41 3.1.3 Kiểm tra kết đề xuất Matlab phần mềm mô PSS- ADEPT 46 3.1.4 Kết tính tốn lưới điện TBA Hát Môn Matlab với hàm mục tiêu có tham số khác 47 3.2 Mô cân TBA Hat Mơn có xét đến điện mặt trời áp mái gây cân pha 47 3.2.1 Kết phân bố công suất cho TBA Hát Mơn có xét đến điện mặt trời áp mái 48 3.2.2 Kết tái phân bố công suất cho TBA Hát Mơn sử dụng SPD-PSO có xét đến điện mặt trời áp mái 50 3.3 Nhận xét phương pháp đề xuất 55 KẾT LUẬN 56 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 56 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Stt Ký hiệu chữ Chữ viết đầy đủ viết tắt Ant Colony Optimization - Giải thuật lai giải thuật đàn ACO kiến Bacterial Foraging Optimization Algorithm - Thuật toán tối BFOA ưu hóa tìm kiếm thức ăn vi khuẩn DG Distributed Generation - Nguồn điện phân tán DS Disconnecting Switch - Dao cách li FCO Fuse Cut out - Cầu chì tự rơi FMA Fuzzy Multiobjective Approach - Phương pháp heuristic đa mục tiêu FWA GA Fireworks Algorithm - Thuật toán pháo hoa HAS Genetic Algorithm - Giải thuật di truyền 10 HBMO Harmony Search Algorithm - Thuật tốn tìm kiếm hài hòa Honey Bee Mating Optimization - Giải thuật lai đàn ong 11 IAICA Improved Adaptive Imperialist Competitive Algorithm - 12 ITS Thuật toán cạnh tranh đế quốc cải tiến 13 LBFCO 14 LBI Improved Tabu Search - Tìm kiếm Tabu cải tiến 15 LĐPP Load Break Fuse Cut Out - Cầu chì tự rơi có cắt tải 16 LBS Load Balancing Index - Chỉ số cân tải Lưới điện phân phối 17 MOIWO Load Break Switch - Cầu dao phụ tải 18 MTS Multi-Objective Invasive Weed Optimization - Tối ưu hóa cỏ 19 PSI dại xâm lấn đa mục tiêu 20 PSO 21 SA Modified Tabu Search - Thuật toán Tabu hiệu chỉnh 22 SFL Power Stability Index - Chỉ số ổn định công suất 23 SI Particle Swarm Optimization - Thuật toán tối ưu bầy đàn 24 VSI Simulated Annealing - Giải thuật luyện kim Shuffled Frog-Leaping - Giải thuật bước nhảy ếch Swarm Intelligence - Quần thể thông minh Voltage Stability Index - Chỉ số ổn định điện áp v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3-1: Kết tính tổn thất cơng suất Matlab 43 Bảng 3-2: Cách bố trí tải để tối ưu tổn thất cơng suất lưới 44 Bảng 3-3: Kết so sánh giưa thuật toán đề xuất phương pháp tình PSS/ADEPT 46 Bảng 3-4: Bảng tổng hợp kịch thay đổi giá trị Kđp Ktd 47 Bảng 3-5: Số liệu hộ gia đình gắn điện mặt trời áp mái 48 Bảng 3-6: Kết phân bố công suất tổn thất công suất nhánh TBA Hát Môn 48 Bảng 3-7: Kết tính tốn tổn thất cơng suất TBA Hát Mơn có xét đến điện mặt trời áp mái 50 Bảng 3-8: Bảng tải giá trị thực thi thuật toán SPD-PSO 50 Bảng 3-9: Bảng tải chuyển khóa có xét đến điện mặt trời áp mái 51 Bảng 3-10: Kết phân bố công suất tổn thất công suất nhánh TBA Hát Mơn có xét đến điện mặt trời áp mái 52 Bảng 3-11: Kết tính tốn tổn thất công suất TBA Hát Môn sau tái cấu trúc tải pha có xét đến điện mặt trời áp mái 54 vi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1: Lưới điện phân phối đơn giản Hình 1-2: Phân phối theo cấp điện áp trung áp Hình 1-3: Phân phối theo hai cấp điện áp trung áp Hình 1-4: Sơ đồ mạch điện phân phối hình tia .11 Hình 1-5: Mơ hình toán mạch điện pha đơn giản 12 Hình 1-6: Sơ đồ chuyển đổi công suất 13 Hình 1-7: Mơ hình mạch điện pha trường hợp (1) .15 Hình 1-8: Mơ hình mạch điện pha trường hợp (2) .16 Hình 1-9: Tái cấu hình lưới điện phân phối .17 Hình 2-1: Lưu đồ giải thuật PSO 23 Hình 2-2: Lưu đồ giải thuật SPD-PSO [46] .27 Hình 2-3: Hai đại diện khác quần thể phần tử đề xuất SPD- PSO 28 Hình 2-4: Sơ đồ đơn tuyến mạch điện .34 Hình 2-5: Hệ thống LĐPP có nút, nguồn 36 Hình 2-6: Tính tổn thất công suất cho nhánh 5-6 37 Hình 2-7: Tính tổn thất cơng suất cho nhánh 1-2 37 Hình 2-8: Cập nhật lại giá trị LĐPP tính tổn thất điện áp nhánh 1-2 38 Hình 2-9: Lưu đồ giải thuật Backward/Forward [47] .39 Hình 3-1: Sơ đồ lưới điện phân phối TBA Hát Môn .40 Hình 3-2: Đồ thị cơng suất tác dụng hộ tiêu thụ 42 Hình 3-3: Đồ thị cơng suất phản kháng hộ tiêu thụ 42 Hình 3-4: Đồ thị lượng tổn thất giảm theo số lần lặp .43 Hình 3-5: Đồ thị số hộ tiêu thụ cần tái bố trí theo số lần lặp 45 Hình 3-6: Đồ thị giá trị hàm mục tiêu theo số lần lặp 45 Hình 3-7: Sơ đồ lưới điện phân phối gồm nguồn 47 nút, phần mềm mô PSS-ADEP 46 Hình 3-8: Kết chạy thuật tốn SPD-PSO cho TBA Hát Mơn có xét đến điện mặt trời áp mái 51 v MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Nhu cầu lượng ngày tăng đặt sức ép lên hệ thống điện, việc phát triển ngành điện phải gắn liền với chiến lược phát triển kinh tế - xã hội phải đảm bảo cung cấp điện cho kinh tế quốc dân đời sống xã hội với chất lượng điện ngày cao, đồng thời phải sử dụng có hiệu nguồn tài nguyên lượng, đa dạng hóa nguồn lượng sơ cấp cho sản xuất điện, bảo tồn nhiên liệu đảm bảo an ninh lượng cho tương lai Hệ thống phân phối đóng vai trị quan trọng việc cung cấp điện đến hộ tiêu thụ hệ thống điện Vì việc nghiên cứu tìm hiểu lưới phân phối có ý nghĩa quan trọng thực tế vận hành thi cơng, tốn giảm tổn thất điện hay giảm tổn thất công suất tác dụng ý tiêu hàng đầu ngành điện, có nhiều phương pháp giải như: bù công suất phản kháng, tăng tiết diện dây dẫn, tăng điện áp, phát quang không làm cố ảnh hưởng đến tổn thất điện năng…, Tuy nhiên phương pháp phân bố vị trí phụ tải lưới giảm tổn thất điện hay tổn thất công suất tác dụng với hiệu cao tốn chi phí đầu tư hay cải tạo Lưới điện phân phối (LĐPP) có cấu trúc mạch vịng vận hành hình tia làm giảm dịng ngắn mạch đảm bảo độ tin cậy Nhu cầu lượng ngày tăng đặt sức ép lên hệ thống điện phải đảm bảo cung cấp điện với chất lượng điện ngày cao Vì vậy, việc nghiên cứu LĐPP có ý nghĩa quan trọng thực tế vận hành thi cơng, tốn giảm tổn thất điện hay giảm tổn thất công suất tác dụng ý tiêu hàng đầu ngành điện Trong phương pháp giảm tổn thất cơng suất tái cấu hình LĐPP (Distribution Network Reconfiguration - DNR) nhằm giảm tổn thất công suất tác dụng với hiệu cao khơng cần tốn chi phí đầu tư hay cải tạo Do đó, việc nghiên cứu cải tiến DNR điều kiện thực tế mang lại hiệu kinh tế ý nghĩa thực tế quan trọng, đặc biệt vấn đề LĐPP không cân Những năm gần cấu hình LĐPP xem xét nhiều, hầu hết nghiên cứu tập trung cho LĐPP cân nhằm hoạch định kế hoạch lâu dài giảm tổn thất công suất tác dụng Nhưng thực tế, LĐPP vận hành điều kiện không cân bằng, tổn thất lớn Vấn đề DNR xem xét nhằm giảm