Tính toán bù công suất phản kháng bằng phần mềm pss adept trên lưới điện phân phối điện lực thuận an công ty điện lực bình dương

Trang 1 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨNGUYỄN BẢO HIẾU TÍNH TỐN BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG BẰNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC THUẬN AN – CƠNG TY ĐIỆN LỰC BÌ

TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG BẰNG

PHẦN MỀM PSS/ADEPT TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC THUẬN AN – CÔNG TY ĐIỆN LỰC BÌNH DƯƠNG

SKC008373

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN

Tp Hồ Chí Minh, tháng 8/2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BẢO HIẾU

TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG BẰNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC THUẬN AN – CÔNG TY ĐIỆN LỰC BÌNH DƯƠNG

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 8520201

Hướng dẫn khoa học:

PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2023

I

số 2)

LÝ LỊCH KHOA HỌC

(Dùng cho nghiên cứu sinh & học viên cao học)

I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:

Họ & tên: NGUYỄN BẢO HIẾU Giới tính: NAM

Ngày, tháng, năm sinh: 29/10/1989 Nơi sinh: Đông Hải, Bạc Liêu

Chức vụ, đơn vị công tác trước khi học tập, nghiên cứu: nhân viên – Đội QLVH

ĐD&TBA Điện Lực Thuận An – Công ty Điện Lực Bình Dương

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Số 222/5 Đường Nguyễn Đức Thuận, Phường Hiệp Thành, Tp Thủ Dầu Một, Bình Dương

II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:

1 Trung học chuyên nghiệp:

Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 2009 đến 2010

Nơi học (trường, thành phố):Trường Cao Đẳng Điện Lực Tp Hồ Chí Minh

Ngành học:Hệ Thống Điện

2 Đại học:

Hệ đào tạo: Liên thông - Chính quy Thời gian đào tạo từ 2015 đến 2018

Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Điện Lực

Ngành học: Công nghệ kỹ điện, điện tử

Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Cung cấp điện

Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: ngày 20 tháng 07 năm 2018, tại Trường Đại Học Điện Lực

3 Thạc sĩ:

Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 2021 đến 2023

Dán hình 3x4 & đóng mộc giáp lại hình

Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Ngành học:Kỹ Thuật Điện

Tên luận văn: Tính toán bù công suất phản kháng bằng phần mềm PSS/Adept trên lưới điện phân phối Điện lực Thuận An – Công ty Điện Lực Bình Dương

Ngày & nơi bảo vệ luận văn: ngày 26/08/2023, tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm

5 Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh - Cơ Bản

6 Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật được chính thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC:

2018-2022 Đội QLVH ĐD &TBA Điện Lực Thuận

2022 đến nay Đội QLVH ĐD &TBA Điện Lực Thuận

IV CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ:

XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN hoặc ĐỊA PHƯƠNG BD, Ngày 06 tháng 9 năm 2023

(Ký tên, đóng dấu) Người khai ký tên

Do thời gian có hạn và kinh nghiệm nghiên cứu khoa học chưa nhiều nên luận văn còn một số hạn chế, rất mong nhận được ý kiến góp ý của quý Thầy/Cô và các anh chị đồng nghiệp

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 8 năm 2023

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Bảo Hiếu

T ÓM TẮT

Luận văn “Tính toán bù công suất phản kháng bằng phần mềm PSS/Adept trên lưới điện phân phối Điện Lực Thuận An – Công Ty Điện Lực Bình Dương” đã tìm hiểu

và thực hiện tính toán các nội dung sau:

- Tính toán và đưa ra giải pháp tổn thất điện năng nhỏ nhất trên lưới điện Phân phối của Điện lực Thuận An

- Xem xét phụ tải của các phát tuyến trên lưới điện,các chế độ phụ tải và cấu hình lưới điện điển hình của của lưới điện Phân phối Tp Thuận An, Bình Dương đã được nghiên cứu

- Tính toán dung lượng bù trên cơ sở phần tích công suất phản kháng trên lưới Phân phối, và yêu cầu giá trị hệ số công suất cos=0.98÷1

- Sử dụng phầm mềm PSS/Adept để tính toán tối ưu vị trí mở lưới (TOPO) và vị trí, dung lượng bù trên lưới điện (CAPO)

- Xác định chế độ vận hành trên lưới Phân phối của Điện lực Thuận An, có tổn thất công suất nhỏ nhất

- Luận văn này có thể mang đến kết quả vận hành tối ưu nhất và được áp dụng cho chế độ vận hành của lưới Phân phối trên địa bàn Tp Thuận An – Bình Dương, góp phần mang lại kế hoạch giảm tổn thất trên lưới điện mà Công ty Điện lực Bình Dương giao cho Điện lực Thuận An đến năm 2025

ABSTRACT

The thesis "Calculating reactive power compensation using PSS/Adept software on Thuan An Electricity Distribution grid - Binh Duong Electricity Company"- Calculating and proposing solutions to reduce power losses on the Phân

phối distribution grid of Thuan An Power Company

- Examining the load of the transmission lines on the distribution grid, load patterns, and typical configurations of the distribution grid in Thuan An City, Binh Duong, have been studied

- Calculating the compensation capacity based on the analysis of reactive power on the Phân phối grid, and specifying the required power factor values in the range of cosφ=0.98 to 1

- Utilizing the PSS/Adept software to optimize the location of grid opening (TOPO) and the positions and capacities of reactive power compensation (CAPO) on the distribution grid

- Determining the operating mode on the Phân phối distribution grid of Thuan An Power Company with the least power loss

This thesis aims to provide the most optimal operating results, which can be applied to the operation of the Phân phối grid in Thuan An City - Binh Duong, contributing to achieving the power loss targets set by Binh Duong Electricity for Thuan An Power Company by the year 2025

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 11

LỜI CẢM ƠN 10

TÓM TẮT 12

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT 17

DANH SÁCH HÌNH VẼ 18

DANH SÁCH BẢNG BIỂU 19

Chương 21

MỞ ĐẦU 21

1 Tính cần thiết của đề tài 21

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 22

3 Nhiệm vụ của đề tài 22

4 Giới hạn của đề tài 23

5 Các bước tiến hành 23

6 Điểm mới của đề tài 23

7 Giá trị thực tiễn 23

8 Phương pháp nghiên cứu 23

Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 24

1.1 Định nghĩa và phần loại tổn thất điện năng 24

1.1.1 Định nghĩa 24

1.2 Các phương pháp xác định tổn thất điện năng 24

1.2.1 Qua hệ thống đo đếm 24

1.2.2 Xác định tổn thất điện năng của lưới điện qua tính toán tổn thất điện năng kỹ thuật 25

1.2.3 Xác định tổn thất điện năng theo từng cấp Phân phối 25

1.3 Các biện pháp giảm TTĐN 25

1.3.1 Biện pháp quản lý kỹ thuật-quản lý vận hành giảm TTĐN 25

1.3.2 Các biện pháp quản ký kinh doanh tổn thất điện năng nhỏ nhất 29

1.4 Các phương pháp tái cấu hình lưới giảm tổn thất công suất lưới Phân phối 31

1.4.1 Thuật toán kỹ thuật vòng kín.[2] 31

1.4.2 Các giải thuật trí tuệ nhân tạo [2] 33

1.4.3 Cơ sở lý thuyết phương pháp tái cấu hình lưới Phân phối giảm TTĐN 40

1.4.4 Xác định cấu hình tối ưu lưới Phân phối với giải thuật TOPO trên phần mềm PSS/Adept 41

1.4.5 Kết luận 43

1.5 Các biện pháp bù tối ưu giảm tổn thất công suất lưới Phân phối 44

1.5.1 Biện pháp bù tự nhiên 44

1.5.2 Biện pháp bù nhân tạo 44

1.5.3 Cơ sở bù công suất phản kháng cho lưới điện Phân phối 46

1.5.4 Sử dụng PSS/Adept để tính toán vị trí lắp đặt tụ bù tối ưu 48

1.5.5 Kết luận 51

Chương 2 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM PSS/ADEPT 52

2.1 Các chức năng cơ bản 52

2.2 Các module 52

2.3 Các cửa số ứng dụng 53

2.3.1 Cửa sổ Diagram View 53

2.3.2 Cửa sổ Equipment List View 53

2.3.3 Cửa sổ Progress View 54

2.3.4 Cửa sổ Report Preview 54

2.4 Sử dụng Modul TOPO Analysis xác định điểm tách lưới tối ưu 54

2.4.1 Chức năng của TOPO Analysis 54

2.4.2 Tính toán xác định điểm dừng tối ưu bằng chức năng TOPO Analysis 56

2.4.3 Các bước thực hiện 57

2.5 Sử dụng PSS/ADEPT 5.0 tính toán vị trí bù tối ưu 58

2.5.1 Chức năng của CAPO 58

2.5.2 Sử dụng công cụ CAPO để tính toán xác định dụng lượng vị trí lắp đặt tụ bù tối ưu 59

2.5.3 Các bước thực hiện 60

2.6 Kết luận 62

Chương 3 TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN LỰC THUẬN AN CÔNG TY ĐIỆN LỰC BÌNH DƯƠNG VÀ HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN Phân phối TRÊN ĐỊA BÀN 64

3.1 Sơ lược về Điện Lực Thuận An – Công Ty Điện Lực Bình Dương 64

3.1.1 Tổng quan 64

3.1.2 Khối lượng quản lý 64

3.1.3 Sơ đồ kết nối 66

3.1.4 Hiện trang lưới điện Phân phối Tp Thuận An 66

3.2 Tính toán vị trí , dung lượng bù tối ưu cho các Tuyến 472 Ba Xã, Tuyến 476 Bưng Cù, Tuyến 476 Thái Hiệp, Tuyến 478 Thái An, Tuyến 478 Trần Đức, Tuyến 480 Mỹ Tân, Tuyến 476 Việt Hương Bằng phần mềm PSS/Adept 67

3.2.1 Nhập các thông số cơ bản vào PSS/Adept 67

3.2.2 Tính toán tổn thất điện năng trên lưới trước và sau khi lắp tụ bù bằng phần mềm PSS/Adept 71

3.2.3 Thực hiện tính toán các thông số bằng PSS/Adept 75

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN 93

5.1 Kết luận 93

5.2 Định hướng nghiêng cứu và phát triển 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

EVN: Tập Đoàn Điện lực Việt Nam

EVN SPC: Tổng Công ty Điện lực miền Nam

PCBD: Công ty Điện lực Bình Dương

ĐLTA: Điện lực Thuận An

TOPO: Xác định điểm dừng tối ưu

CAPO: Xác định vị trí lắp giàn bù tối ưu

LĐPP: Lưới điện Phân phối

TBA: Trạm biến áp

MBA: Máy biến áp

HTĐ: Hệ thống điện

CSPK (Ký hiệu: Q): Công suất phản kháng

CSTD (Ký hiệu: P): Công suất tác dụng

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1: Lưu đồ thuật toán di truyền 34

Hình 1.2: Lưu đồ giải thuật ON/OFF cơ bản của thuật toán Fuzzy Logic 36

Hình 1.4 Lưu đồ thuật toán bầy đàn 38

Hình 1.5: Lưu đồ tính toán điểm dừng tối ưu bằng giải thuật TOPO 41

Hình 1.6: Biểu đồ mô tả bù cố định và bù ứng động 47

Hình 1.7: Lưu đồ giải thuật bù tối ưu trong phần mềm PSS/ADEPT 48

Hình 2.1: Giao diện chính của phần mềm PSS/ADEPT 53

Hình 2.2: Giao diện Diagram View 53

Hình 2.3: Giao diện Equipment List View 54

Hình 2.4: Giao diện nhập thông số kinh tế trong CAPO và TOPO 55

Hình 2.5: Lưu đồ thuật toán tính TOPO của phần mềm PSS/ADEPT 58

Hình 2.6: Lưu đồ phương pháp bù CSPK và vị trí bù tối ưu (CAPO) 62

Hình 3.1: Thẻ nhập số liệu nguồn 68

Hình 3.2: Thẻ nhập số liệu đường dây 68

Hình 3.3: Thẻ nhập số liệu MBA 69

Hình 3.4: Thẻ nhập số liệu Phụ Tải 70

Hình 3.5: Thẻ phần loại phụ tải 71

Hình 3.6: Biểu đồ phụ tải tuyến 472 Ba Xã 72

Hình 3.7: Biểu đồ phụ tải tuyến 476 Bưng Cù 72

Hình 3.8: Biểu đồ phụ tải tuyến 476 Thái Hiệp 73

Hình 3.9 Biểu đồ phụ tải tuyến 478 Thái An 73

Hình 3.10: Biểu đồ phụ tải tuyến 478 Trần Đức 74

Hình 3.11: Biểu đồ phụ tải tuyến 480 Mỹ Tân 74

Hình 3.13 Tab xây dựng đồ thị phụ tải 76

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Bảng 3.2 – Thành phần phụ tải của Điện lực Thuận An 66

Bảng 3.3 Bảng thông số sau khi tính toán ở chế độ xác lập 75

Bảng 3.5 công suất sau khi bù ca CAPO 77

Bảng 3.6 So sánh kết quả trước và sau khi thực hiện CAPO ở chế độ cao điểm 78

Bảng 3.7 So sánh kết quả trước và sau khi thực hiện CAPO ở chế độ bình thường 78

Bảng 3.8 So sánh kết quả trước và sau khi thực hiện CAPO ở chế độ thấp điểm 78

Bảng 3.9 So sánh kết quả tổn thất điện năng trước và sau khi thực hiện CAPO 78

3.10 Bảng thông số sau khi tính toán ở chế độ xác lậpError! Bookmark not defined Bảng 3.11 Vị trí và dung lượng tụ bù bằng CAPO 79

Bảng 3.12 Bảng phần bố công suất sau khi dung CAPO 79

Bảng 3.13 So sánh kết quả trước và sau khi thực hiện CAPO ở chế độ cao điểm 80

Bảng 3.14 So sánh kết quả trước và sau khi thực hiện CAPO ở chế độ bình thường 80 Bảng 3.15 So sánh kết quả trước và sau khi thực hiện CAPO ở chế độ thấp điểm 80

Bảng 3.16 Kết quả quả tổn thất điện năng trước và sau khi thực hiện CAPO 80

Bảng 3.17 Phần bố công suất trước khi dùng CAPO 81

Bảng 3.18 Tính toán vị trí và dung lượng tụ bù bằng CAPO 81

Bảng 3.20 So sánh kết quả trước và sau khi thực hiện CAPO ở chế độ cao điểm 81

Bảng 3.21 So sánh kết quả trước và sau khi thực hiện CAPO ở chế độ bình thường 82 Bảng 3.22 So sánh kết quả trước và sau khi thực hiện CAPO ở chế độ thấp điểm 82

Bảng 3.23 Kết quả quả tổn thất điện năng trước và sau khi thực hiện CAPO 82

Bảng 3.24 Phần bố công suất trước khi dùng CAPO 82

Bảng 3.25 Tính toán vị trí và dung lượng tụ bù bằng CAPO 83

Bảng 3.26 Phần bố công suất sau khi dung CAPO Error! Bookmark not defined

Bảng 3.27 So sánh kết quả trước và sau khi thực hiện CAPO ở chế độ cao điểm 83 Bảng 3.28 So sánh kết quả trước và sau khi thực hiện CAPO ở chế độ bình thường 83 Bảng 3.29 So sánh kết quả trước và sau khi thực hiện CAPO ở chế độ thấp điểm 84 Bảng 3.30 Kết quả quả tổn thất điện năng trước và sau khi thực hiện CAPO 84 Bảng 3.31 Phần bố công suất trước khi dùng CAPO 84 Bảng 3.32 Tính toán vị trí và dung lượng tụ bù bằng CAPO 84 Bảng 3.33 Phần bố công suất sau khi dung CAPO 85 Bảng 3.34 So sánh kết quả trước và sau khi thực hiện CAPO ở chế độ cao điểm 85 Bảng 3.35 So sánh kết quả trước và sau khi thực hiện CAPO ở chế độ bình thường 85 Bảng 3.36 So sánh kết quả trước và sau khi thực hiện CAPO ở chế độ thấp điểm 85 Bảng 3.37 Kết quả quả tổn thất điện năng trước và sau khi thực hiện CAPO 86 Bảng 3.38 Phần bố công suất trước khi dùng CAPO 86 Bảng 3.39 Tính toán vị trí và dung lượng tụ bù bằng CAPO 86 Bảng 3.40 Bảng phần bố công suất sau khi dung CAPO 86 Bảng 3.41 So sánh kết quả trước và sau khi thực hiện CAPO ở chế độ cao điểm 87 Bảng 3.42 So sánh kết quả trước và sau khi thực hiện CAPO ở chế độ bình thường 87 Bảng 3.43 So sánh kết quả trước và sau khi thực hiện CAPO ở chế độ thấp điểm 87 Bảng 3.44 So sánh kết quả tổn thất điện năng trước và sau khi thực hiện CAPO 87 Bảng 3.45 Phần bố công suất trước khi dùng CAPO 87 Bảng 3.46 Tính toán vị trí và dung lượng tụ bù bằng CAPO 88 Bảng 3.47 phần bố công suất sau khi dung CAPO 88 Bảng 3.48 So sánh trước và sau khi thực hiện CAPO ở chế độ cao điểm 88 Bảng 3.49 So sánh trước và sau khi thực hiện CAPO ở chế độ bình thường 88 Bảng 3.50 So sánh trước và sau khi thực hiện CAPO ở chế độ thấp điểm 89 Bảng 3.51 Kết quả tổn thất điện năng trước và sau khi thực hiện CAPO 89

Chương

MỞ ĐẦU

1 Tính cần thiết của đề tài

Xã hội ngày một phát triển thường đi đôi với phát triển kinh tế, vì vậy lưới điện truyền tải cũng như Phân phối phải phát triển nhanh chóng để phục vụ nền kinh tế phát triển bền vững hơn.nhiều ngành công nghiệp công nghệ cao đòi hỏi khả năng cung cấp điện liên tục, độ tin cậy cao, chất lượng điện năng tốt nhất Vì vậy đòi hỏi ngành điện phải cung cấp đảm bảo nguồn điện, nâng cao khả năng hành của lưới điện kèm theo đó phải tính toán đến mặt kinh tế, sao cho tổn thất trên lưới điện là thấp nhất

Với địa hình từ Bắc vào Nam, đi qua nhiều tỉnh thành,các khu công nghiệp được đặt tập trung một số khu vực,nên Hệ thống điện Việt Nam cung cấp điện cho nền kinh tế Việt Nam, gặp một số khó khăn nhất điện, đặc biệt là về vấn đề tổn thất trên lưới điện Tuy nhiên EVN và các công ty phát điện, truyền tải, Phân phối cố gắng giảm tổn thất trên lưới điện xuống 6,42% năm 2023 và đặt mục tiêu đến năm 2025 còn dưới 6%

Phần tích và đánh giá nguyên nhân tổn thất trên lưới điện EVN, nguyên nhân ban đầu

do phụ tải phần bố không đều, kết cấu lưới điện phức tạp, phụ tải đặc trưng còn cao, tổn thất điện năng chủ yếu tập ở khâu Phân phối, chiếm khoảng ¾ tổn thất trong hệ thống điện của EVN

Để đạt được kết quả tổn thất điện năng nhỏ nhất khả quan, EVN cần thực hiện cùng lúc nhiều việc như đầu tư nguồn điện mới ,đầu tư vào hệ thống truyền tải, Phân phối trung

hạ áp Giảm tổn thất trên lưới điện của hệ thống cũng cần đặt yếu tố kinh tế lên trên

Để tổn thất điện năng nhỏ nhất trên lưới điện Phân phối, ngành điện phải thực hiện các biện pháp như sau:

o Kiểm tra, bảo trì, thí nghiệm, sửa chữa thường xuyên hệ thống điện

o Tối ưu hoá thiết kế vận hành lưới điện

o Vận hành và Phân phối lưới điện một cách tối ưu nhất

o Thực hiện các biện pháp giảm công suất phản kháng, nâng cao hệ số công suất, chất lượng điện năng

o Áp dụng các công nghệ tiên tiến và việc tính toán vận hành lưới điện

o Đào tạo đội ngũ kỹ sư, công nhân chất lượng cao, có kiến thức và kỹ năng vận hành, bảo trì, và xử lý sự cố, giúp giảm tổn thất năng lượng và tăng cường hiệu quả hoạt động

Là một trong những công ty Phân phối điện trong hệ thống của EVN Điện lực Thuận

An trực tiếp quản lý Phân phối điện trên điện bàn Tp Thuận An – Tỉnh Bình Dương Điện lực Thuận An đạt sản lượng điện thương phẩm là 2,8 tỉ kWh và tổn thất điện năng

là 1,9% trong năm 2020, theo lộ trình được Công ty Điện Lực Bình Dương giao tổn thất điện năng dưới 1,85% vào năm 2025

Tuy nhiên, tại điện lực Thuận An, Tỉnh Bình Dương việc sử dụng PSS/Adept để tính toán vị trí mở tối ưu và vị trí lắp đặt tụ bù tối ưu nhằm đạt tiểu tổn thất công suất là nhỏ nhất trên lưới điện Phân phối với chế độ tải cố định nên kết quả tính toán chưa áp dụng thực tế Ngoài ra, khi giải quyết bài toán vận hành tối ưu còn mắc phải một số vấn đề như sau:

 Không xem xét chế độ tải trong thực tế vận hành;

 Chưa xem xét cực tiểu hóa tổn thất điện năng;

 Không tính đến phát triển lưới điện trong tương lai

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Để áp dụng khoa học kỹ thuật cao vào vận hành lưới điện, luận văn “ Tính toán bù công suất phản kháng bằng phần mềm PSS/Adept trên lưới điện Phân phối Điện Lực Thuận An – Công Ty Điện Lực Bình Dương” Học viên đã tiến hành nghiên cứu nhằm

đưa ra các giải pháp kỹ thuật để tổn thất trên lưới điện là thấp nhất tại Điện lực Thuận An, tuân thủ qui định của Điện lực Tỉnh Bình Dương Và hướng đến mục tiêu giảm tổn thất xuống còn 1,85% đến năm 2025

3 Nhiệm vụ của đề tài

- Tìm hiểu hiện trạng lưới điện Phân phối tại Điện lực Thuận An, Công ty Điện lực Bình Dương;

- Tính toán tổn thất điện năng trong lưới điện Phân phối

- Tìm hiểu về phần mềm PSS/Adept để tính toán các điểm dừng tối ưu trong hệ thống (TOPO), và xác định vị trí lắp đặt, dung lượng tụ bù trên lưới (CAPO) nhằm đưa tổn thất trên lưới điện về thấp nhất

- Lựa chọn cấu hình hợp lý lưới điện Phân phối Điện lực Thuận An, Công ty Điện lực Bình Dương;

- Đưa ra các dự báo điện năng nhận tại Điện lực Thuận An thuộc Công ty Điện lực Bình Dương bằng các phương pháp thống kế và dự báo phụ tải

4 Giới hạn của đề tài

- Tìm hiểu lưới điện Phân phối của Điện lực Thuận An và áp dụng phần phần PSS/Adept và việc tính toán tổn thất trên lưới điện, và dự báo phụ tải đến năm 2025

5 Các bước tiến hành

- Tìm hiểu về lưới Phân phối Điện Lực Thuận An, Tỉnh Bình Dương;

- Nghiên cứu phần mềm PSS/ADEPT 5.0 và tìm hiểu hiện trạng lưới điện Phân phối Điện lực Thuận An nhằm tổn thất điện năng nhỏ nhất

- Tính toán dung lượng, vị trí lắp đặt tụ bù trên lưới Phân phối của Điện lực Thuận

An với hiện trạng lưới điện

- Đưa ra các biện pháp giảm tổn thất lưới điện Phân phối Điện lực Thuận An xét đến phát triển phụ tải đến năm 2025;

- Tóm tắt đưa ra hướng phát triển trong tương lai

6 Điểm mới của đề tài

- Tìm hiểu và đưa ra giải pháp để tổn thất trên lưới Phân phối của Điện lực Thuận

- Kết quả tính toán của luận văn được xem xét là tài liệu tham khảo tại Điện lực Thuận An, cũng như các học viên ngành Kỹ thuật điện

8 Phương pháp nghiên cứu

- Đề tài sử dụng các phương pháp sau:

o Phương pháp thống kế và tìm hiểu tài liệu đã được sử dụng trong nghiên cứu

o Mô hình hoá

o Đánh giá và tổng hợp

Hai khâu trong hệ thống điện có tổn thất cao là truyền tải và Phân phối

Tổn thất điện năng lên lưới Phân phối cũng có hai loại là tổn thất kỹ thuật và tổn thất phi kỹ thuật

1.1.1.1 Tổn thất điện năng kỹ thuật

Tổn thất điện năng kỹ thuật là tổn thất trong quá trình sản xuất và truyền phải Phân phối điện các yếu tố góp phần bao gồm tính chất dây dẫn, vật liệu cách điện, hành lang lưới điện, môi trường, bán kính cấp điện, chất lượng điện năng, Tổn thất này là tổn thất đặc trưng trên hệ thống điện, chúng ta chỉ đưa ra các giải pháp để giảm tổn thất đến mức thấp nhất

1.1.1.2 Tổn thất điện năng phi kỹ thuật

Tổn thất điện năng phi kỹ thuật, hay còn gọi là tổn thất điện năng thương mại, xuất phát từ các nguyên nhân sau: lấy cắp điện theo nhiều hình thức (bao gồm trộm điện, tác động làm sai lệch hệ thống đo đếm, công tơ cháy ), do lỗi quản lý vận hành khi các thiết bị đo đếm điện năng bị hư hỏng, thiếu sót về TU-TI mất pha, công

tơ cháy mà không phát hiện và thay thế kịp thời, sai sót hoặc ghi sai chỉ số công tơ, lắp đặt sai tỉ số biến của TI, đấu sai sơ đồ đấu dây dẫn đến việc điện năng bán cho khách hàng được đo bằng hệ thống đo đếm thấp hơn so với thực tế sử dụng điện năng của khách hàng TTĐN phi kỹ thuật trên lưới điện Phân phối là chính

1.2 Các phương pháp xác định tổn thất điện năng

1.2.1 Qua hệ thống đo đếm

Điện lực ghi chỉ số về điện năng trên lưới điện và tính toán tổn thất theo các bước

∆A = AN – AG (1.1)

Trong đó: ∆A là tổn thất điện năng trên lưới điện đang xét (được tính bằng kWh), AN là tổng điện năng nhận vào lưới điện (được tính bằng kWh), AG là tổng điện năng phát đi từ lưới điện (được tính bằng kWh)Tỉ lệ tổn thất điện năng ∆A %

∆A = ∆Po x T + ∆Pmax x T x Kđt (1.3)

Trong đó: ∆A là tổn thất điện năng trong giai đoạn đang xét (được tính bằng kWh), ∆Po là tổn thất công suất không tải (được tính bằng kW), ∆Pmax là tổn thất công suất tại thời điểm công suất cực đại của lưới điện (được tính bằng kW), T là thời gian tính toán của giai đoạn đang xem xét tổn thất điện năng (được tính bằng giờ), Kđt là hệ số đồ thị phụ tải ảnh hưởng đến tổn thất điện năng trong giai đoạn đang tính toán

1.2.3 Xác định tổn thất điện năng theo từng cấp Phân phối

Để thực hiện được yêu cầu trên, Điện lực thực hiện như sau :

- Lắp đặt đường dây phù hợp với phụ tải của từng khu vực

- Từng phát tuyến Phân phối, TBA khách hàng, TBA công cộng đều có các hệ thống đo đếm

- Các ranh giới giữa nhiều Điện lực với nhau cũng lắp đặt hệ thống đo đếm, nhằm phát hiện kịp thời các tổn thất trên lưới điện

- Ghi chỉ số đúng và đầy đủ, nhằm đưa ra các giải pháp giảm tổn thất trên từng phát tuyến Phân phối, TBA khách hàng, TBA công cộng trong hệ thống điện

1.3 Các biện pháp giảm TTĐN

1.3.1 Biện pháp quản lý kỹ thuật-quản lý vận hành giảm TTĐN

1.3.1.1 Các nguyên nhân gây TTĐN kỹ thuật

- Dây dẫn không phù hợp dẫn đến quá tải, làm phát nóng dây dẫn là nguyên nhân gây tổn thất điện năng

- Vận hành không cân bằng pha, là dòng trung tính tăng cao trong hệ thống, song song với đó là quá tải dây dẫn đối với pha cao, vận hành trong thời gian dài là nguyên nhân gây tổn thất điện năng

- Vận hành quá tải MBA, MBA vận hành vượt công suất dẫn đến qua tải, gây nóng cuộn dây, lõi từ, dầu cách điện dẫn đến tổn thất điện năng

- Vận hành non tải MBA, là chế độ vận hành MBA không phù hợp với công suất, dẫn đến tổn thất do không tải, gây sai lệch trong hệ thống đo đếm, dẫn đến tổn thất điện năng

- Hệ số công suất thấp do các phụ tải sử dụng các thiết bị có hệ số công suất thấp, lắp đặt tụ bù không đúng dung lượng, vị trí, dẫn đến hệ số công suất trên lưới điện giảm Hệ số công suất thấp sẽ dẫn đến công suất phản kháng tăng cao trong hệ thống,dẫn đến tổn thất điện năng

- Tổn thất điện năng còn do các điểm tiếp xúc, mối nối trong hệ thống điện không đạt yêu cầu kỹ thuật

- Sử dụng các thiết bị cũ, các MBA không tiết kiệm, hiệu suất hoạt động của thiết bị trên lưới điện không cao, cũng là nguyên nhân gây tổn thất

- Tổn thất điện năng còn do hệ thống nối đất tại cái thiết bị,TBA, nối đất lặp lại trên lưới điện không đạt kỹ thuật

- Tổn thất do dòng điện rò do sử dụng sứ cách điện, chống sét van, các thiết bị, không được kiểm tra, bảo trì bảo dưỡng, thí nghiệm theo quy định

- Hành lang lưới điện không đảm bảo, cây xanh ngã đổ, va quẹt vào đường dây gây tổn thất

- Chất lượng điện năng không đạt, điện áp thấp từ đó gây ra hiện tượng tăng cao dòng điện, gây phát nóng dây dẫn cũng là nguyên nhân gây tổn thất điện năng

- Điện áp không ổn định, lệch pha, chênh lệch điện áp lớn, sóng hài, gây tăng cao nhiệt độ ở MBA, lưới hạ áp dẫn đến tổn thất điện năng.

- Vận hành lưới điện không tối ưu, khi xảy ra sự cố không kịp thời xử lý, hoặc

xử lý kéo dài đều dẫn đến tổn thất trong hệ thống điện

- Vận hành lưới điện không hợp lý, lệch pha trong hệ thống lớn, công suất ở thời gian cao điểm chênh lệch quá lớn với thời gian thấp điểm, dẫn đến vận hành lưới điện khó khăn và góp phần nâng cao tổn thất điện năng

- Lưới điện vận hành 1 pha 2 dây hoặc 2 pha 3 dây có tổn thất điện năng cao hơn so với lưới điện vận hành 1 pha 3 dây hoặc 3 pha 4 dây

1.3.1.2 Các giải pháp giảm TTĐN kỹ thuật

- Để dây dẫn không quá tải và máy biến áp, cần liên tục kiểm tra, thu thập các thông số vận hành bằng việc đo tải, đo áp, thực hiện cân pha và dựa vào các thông

số này đưa ra các biện pháp vận hành và giảm tổn thất phù hợp nhất

- Thực hiện hoán chuyển giữa các máy biến áp vận hành quá tải và non tải một cách hợp lý, đồng thời giảm khu vực cấp điện của Trạm Biến Áp (TBA) là một giải phát để tổn thất điện năng nhỏ nhất trong hệ thống điện

- Để tổn thất điện năng nhỏ nhất, không để máy biến áp và lưới điện vận hành lệch pha Khi lệch pha vượt quá mức 10% đối với lưới điện trung áp và 15% đối với lưới điện hạ thế, cần thực hiện cân pha Lưu ý, cân pha phải được thực hiện từ cuối nguồn về đầu nguồn để đảm bảo việc tổn thất điện năng là nhỏ nhất được bền vững

và tránh tình trạng dòng tải tại trạm không đồng nhất lệch pha cục bộ trên lưới điện

- Đảm bảo lưới điện vận hành theo phương thức tối ưu bằng cách ứng dụng các phần mềm tính toán phần bố công suất trên lưới điện, tính toán điểm dừng tối ưu (phần mềm PSS/ADEPT), và sau đó so sánh kết quả với thông số thực tế của lưới điện Nhờ việc so sánh này, ta có thể đưa ra biện phát vân hành tối ưu nhất cho lưới điện, tổn thất điện năng là nhỏ nhất và nâng cao hệ số công suất của hệ thống điện

- Lắp đặt và vận hành tối ưu tụ bù công suất phản kháng bao gồm việc tính toán dung lượng và vị trí lắp đặt tụ bù tối ưu trên lưới điện thông qua sử dụng phần mềm PSS/ADEPT Đồng thời, cần thường xuyên theo dõi tình hình công suất phản kháng trên lưới điện để vận hành các cụm tụ bù phù hợp Các phương pháp điều khiển tụ

bù tiên tiến cũng nên được áp dụng, như điều khiển tụ bù ứng động theo công suất

phản kháng, thời gian, và dòng điện Nhờ việc lắp đặt và vận hành tụ bù tối ưu, chúng ta có thể tổn thất điện năng nhỏ nhất và cân bằng công suất phản kháng trên lưới điện một cách hiệu quả

- Kiểm tra và bảo dưỡng thiết bị là công việc cần được thực hiện định kỳ và đột xuất theo quy định nhằm đảm bảo vận hành tốt của hệ thống Việc thực hiện kiểm tra định kỳ và đảm bảo bảo dưỡng cho thiết bị đảm bảo tính an toàn và tin cậy trong quá trình hoạt động Nhờ công tác kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ, chúng ta có thể phát hiện sớm các vấn đề kỹ thuật, hư hỏng hoặc lỗi trong thiết bị và đưa ra biện pháp xử lý kịp thời, từ đó giảm thiểu tổn thất điện năng và đảm bảo vận hành ổn định, hiệu quả của hệ thống

- Đo nhiệt độ mối nối là một công tác quan trọng trong việc kiểm tra và bảo dưỡng lưới điện Chúng ta sử dụng thiết bị đo nhiệt để kiểm tra các mối nối, điểm tiếp xúc trên lưới điện nhằm phát hiện sớm và kịp thời xử lý các vị trí mối nối, điểm tiếp xúc bị quá nhiệt Việc đo nhiệt độ mối nối giúp chúng ta phát hiện các vị trí có nhiệt độ cao hơn bình thường, có thể là do quá tải, không đúng cách kết nối hoặc các lỗi khác trong hệ thống Nhờ vào việc kiểm tra này, chúng ta có thể xử lý kịp thời những vấn đề kỹ thuật, tránh tình trạng quá nhiệt gây hư hỏng thiết bị và giảm thiểu tổn thất điện năng trong lưới điện

- Thực hiện thường xuyên công tác phát quang, để tránh tình trạng cây xanh va quẹt vào lưới điện gây tổn thất điện năng trên lưới Công tác phát quang cây xanh trong hành lang an toàn lưới điện nhằm đảm bảo rõ ràng lưới điện, giúp ngăn ngừa

va chạm không mong muốn Điều này đảm bảo an toàn hành lang an toàn lưới

- Thực hiện bọc hóa lưới điện trung thế là biện pháp tổn thất điện năng nhỏ nhất

và đảm bảo an toàn cho hệ thống điện

- Tăng cường hệ thống tiếp đất lặp lại trên lưới điện trung thế, hạ thế và thực hiện sửa chữa kịp thời các vị trí tiếp đất có Rđất lớn hơn quy định để tổn thất điện năng nhỏ nhất và đảm bảo an toàn cho hệ thống điện

- Thực hiện các giải pháp ngăn ngừa sự cố lưới điện để lưới điện vận hành với hiệu quả cao nhất, tổn thất điện năng là nhỏ nhất

- Nâng cao chất lượng điện năng bằng cách đo chất lượng điện năng tại phụ tải của khách hàng theo quy định Trong trường hợp lệch pha, sóng hài bậc cao không đạt quy định thì yêu cầu khách hàng khắc phục Để đảm bảo đồng bộ và hài hòa cho lưới điện vận hành tối ưu

- Thực hiện từng bước thay thế các thiết bị cũ, công nghệ cũ, khả năng làm việc kém và tổn thất điện năng cao bằng những thiết bị công nghệ mới, tiết kiệm năng lượng và có hiệu suất cao Điều này giúp tối ưu hóa vận hành lưới điện và tổn thất điện năng nhỏ nhất, đồng thời nâng cao hiệu quả và đáng tin cậy của hệ thống điện

- Hướng dẫn khách hàng có phụ tải lớn thực hiện bảo trì, vệ sinh công nghiệp,

và thí nghiệm các thiết bị định kỳ theo quy định của Bộ Công Thương Điều này giúp đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị, giảm nguy cơ sự cố và tổn thất điện năng không cần thiết trong quá trình sử dụng, đồng thời tăng cường an toàn và bảo vệ cho hệ thống điện và người sử dụng

- Thu thập tính toán các số liệu tổn thất theo từng cấp điện áp để có biện pháp giảm tổn thất điện năng đến mức thấp nhất

1.3.2 Các biện pháp quản ký kinh doanh tổn thất điện năng nhỏ nhất

1.3.2.1 Các nguyên nhân làm tăng TTĐN trong quản lý kinh doanh

- Hệ thống đo đếm không phù hợp, gây quá tải hoặc non tải, dẫn đến hoạt động không chính xác

- Cài đặt và kết nối hệ thống đo đếm không đúng theo sơ đồ đấu dây, sai tỉ số biến dòng dẫn đến đo đếm không chính xác của công tơ, TU, TI,

- Không thực hiện kiểm tra, kiểm định hệ thống đo đếm đúng thời điểm dẫn đến việc bỏ qua các nguyên nhân gây tổn thất điện năng như sai số ngoài phạm vi cho phép, cháy công tơ, và các vấn đề khác liên quan

- Có thể xảy ra sai sót trong công tác ghi chỉ số, nhập chỉ số, ghi sót thông tin khách hàng, cũng như khai thác sai tỉ số biến của các thiết bị đo đếm (TU, TI)

- Có thể xảy ra vi phạm sử dụng điện của khách hàng như câu trộm điện hoặc tác động lên hệ thống đo đếm làm cho hệ thống hoạt động không chính xác, nhưng các vi phạm này không được phát hiện kịp thời để có biện pháp ngăn chặn

1.3.2.2 Các giải pháp làm giảm tổn thất điện năng kinh doanh

- Đề xuất đào tạo và nâng cao năng lực của lực lượng kiểm tra viên điện lực trong công tác kiểm tra khách hàng sử dụng điện nhằm phát hiện kịp thời các vi phạm sử dụng điện và đưa ra biện pháp ngăn chặn hiệu quả

- Đề xuất tổ chức kiểm tra định kỳ toàn bộ công tơ ranh giới giữa các Điện lực nhằm phát hiện và thay thế kịp thời các công tơ có sai số ngoài phạm vi cho phép, đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy trong việc đo đếm điện năng của khách hàng

- Đề xuất ứng dụng và khai thác có hiệu quả chương trình đọc dữ liệu từ xa MDAS (Meter Data Acquisition System) để giám sát khách hàng sử dụng điện và công tơ ranh giới Chương trình này sẽ giúp cải thiện quá trình thu thập và xử lý dữ liệu, giảm thiểu sự can thiệp con người, từ đó nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong giám sát và đo đếm điện năng

- Đề xuất kiểm tra và xử lý kịp thời hệ thống đo đếm của khách hàng sử dụng điện, trạm biến áp công cộng, và các thiết bị chuyên dùng có hiện tượng non tải hoặc quá tải Việc kiểm tra định kỳ sẽ giúp phát hiện sớm các sự cố và lỗi trong hệ thống,

từ đó thực hiện các biện pháp khắc phục kịp thời để đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy của đo đếm điện năng

- Đề xuất thực hiện kiểm tra định kỳ hệ số cosφ tại phụ tải của khách hàng và hướng dẫn họ lắp đặt và sử dụng tụ bù công suất phản kháng đúng quy định Như vậy, chúng ta có thể cải thiện hiệu suất sử dụng điện năng, giảm thiểu tổn thất điện năng do hệ số cosφ thấp và nâng cao hiệu quả vận hành của lưới điện

- Đề xuất thiết lập mục tiêu tổn thất trạm công cộng (CBKT, CN QLVH và DVBLĐN) cho từng khu vực quản lý trên lưới điện Việc này sẽ tập trung vào giảm thiểu tổn thất điện năng ở các trạm công cộng và đảm bảo hiệu quả vận hành của lưới điện trong từng khu vực

- Thực hiện tính toán tổn thất điện năng trên chương trình CMIS và xác định tổn thất điện năng theo từng thành phần (trung thế, hạ thế) trên lưới điện Việc này giúp đánh giá chi tiết hiệu quả vận hành của hệ thống và tìm ra các điểm cần cải thiện để tổn thất điện năng nhỏ nhất

- Thực hiện thay điện kế định kỳ, kiểm tra khách hàng và phúc tra chỉ số ghi điện

- Tuyên truyền chống câu điện bất hợp pháp cho quần chúng nhân dân

- Kiểm tra và xử lý hệ thống đo đếm bị lỗi cho khách hàng có sản lượng điện bất thường

- Đánh giá hiệu quả hàng tháng

1.4 Các phương pháp tái cấu hình lưới giảm tổn thất công suất lưới Phân phối

Vấn đề tái cấu trúc lưới điện gặp khó khăn vì tính toán phức tạp, bởi có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến trạng thái khóa điện và điều kiện vận hành, bao gồm LĐPP vận hành hở, quá tải máy biến áp, đường dây, thiết bị đóng cắt và sụt áp tại hộ tiêu thụ trong phạm vi cho phép

Để giải quyết bài toán tái cấu trúc, chúng ta nên sử dụng các phương pháp tìm kiếm tối ưu như Heuristic và Hệ chuyên gia để đạt được kết quả tốt hơn

Hiện nay, trong nghiên cứu bài toán tái cấu trúc LĐPP, có sử dụng nhiều phương pháp phổ biến

1.4.1 Thuật toán kỹ thuật vòng kín.[2]

Thuật toán kỹ thuật vòng kín, còn được gọi là thuật toán điều khiển phản hồi (feedback control algorithm) hoặc thuật toán điều chỉnh tự động (automatic control algorithm), là một phương pháp điều khiển tự động trong hệ thống Thuật toán này

sử dụng thông tin phản hồi từ hệ thống để điều chỉnh và duy trì các biến số cần điều khiển đến một giá trị mong muốn

Thuật toán kỹ thuật vòng kín bao gồm các bước cơ bản sau đây:

Đo lường: Thu thập dữ liệu từ các cảm biến hoặc hệ thống đo đạc để xác định trạng thái hiện tại của hệ thống hoặc biến số cần điều khiển

So sánh: So sánh giá trị đo lường với giá trị đặt trước (tham chiếu) để xác định

sự chênh lệch giữa chúng

Điều chỉnh: Dựa vào sự chênh lệch giữa giá trị đo lường và giá trị tham chiếu, thuật toán tính toán thông số điều khiển cần thiết để điều chỉnh hệ thống

Áp dụng điều khiển: Các thông số điều khiển được áp dụng vào hệ thống để thay đổi hoặc duy trì các biến số cần điều khiển đến giá trị mong muốn

Phản hồi: Hệ thống tiếp tục đo lường và theo dõi hiệu quả của quá trình điều khiển bằng cách lấy lại dữ liệu phản hồi Quá trình này tiếp tục để duy trì sự cân bằng hoặc giữ cho biến số cần điều khiển ở một giá trị ổn định

Ưu và nhược điểm của thuật toán kỹ thuật vòng kín:

 Điều chỉnh tự động: Khả năng điều chỉnh tự động giúp hệ thống thích ứng với các thay đổi và biến đổi trong môi trường hoạt động

 Điều khiển chính xác: Khi được thiết lập đúng và cấu hình phù hợp, thuật toán vòng kín có thể đạt được điều khiển chính xác và duy trì các biến

số cần điều khiển ở giá trị mong muốn

 Đơn giản và linh hoạt: Thuật toán vòng kín có thể được triển khai dễ dàng và linh hoạt trong nhiều ứng dụng, từ điện tử đến tự động hóa công nghiệp và hệ thống điện lớn

 Nhược điểm:

 Phụ thuộc vào độ chính xác của cảm biến: Để đạt được điều khiển chính xác, thuật toán kỹ thuật vòng kín yêu cầu các cảm biến đo lường chính xác

và đáng tin cậy để cung cấp thông tin phản hồi

 Dễ bị nhiễu và sai sót: Nếu có nhiễu trong dữ liệu phản hồi hoặc sai sót trong đo lường, điều này có thể làm giảm hiệu suất của thuật toán và gây ra các đáp ứng không mong muốn

 Không phản ứng tốt với thay đổi không gian thời gian: Thuật toán vòng kín có thể không phản ứng tốt với các biến đổi nhanh chóng và không đều đặn trong không gian thời gian

 Cần cân nhắc thiết lập tham số: Để đạt được hiệu suất tối ưu, thuật toán cần được cấu hình đúng các thông số điều khiển như hệ số tỷ lệ (proportional gain), hệ số tích lũy (integral gain), và hệ số vi phần (derivative gain)

 Khả năng chống tác động bên ngoài hạn chế: Thuật toán vòng kín có thể không hiệu quả trong việc chống lại các tác động bên ngoài mạnh và không thể dự đoán được Trong các tình huống này, các thuật toán điều khiển nâng cao hơn có thể được sử dụng

1.4.2 Các giải thuật trí tuệ nhân tạo [2]

Gần đây, các kỹ thuật trí tuệ nhân tạo như ANN, Machine Learning, Deep Learning, Intelligent Optimization, Học tăng cường và Smart Grid đã được áp dụng trong tái cấu trúc hệ thống Mặc dù có nhiều ứng dụng và giá trị trong nhiều lĩnh vực, tìm ra các giải pháp tối ưu vẫn là thách thức Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ máy tính và trí tuệ nhân tạo sẽ tiếp tục mở ra nhiều cơ hội ứng dụng rộng rãi trong việc tái cấu trúc hệ thống Kỹ thuật kết hợp ANN và GA (giải thuật lai) có triển vọng trong việc giảm thời gian tính toán

1.4.2.1 Thuật toán di truyền (Genetic Algorithm -GA) [2]

Thuật toán di truyền (Genetic Algorithm - GA) là một trong những phương pháp tối ưu hóa được ứng dụng rộng rãi trong tính toán lưới điện GA là một phương pháp trí tuệ nhân tạo được lấy cảm hứng từ cơ chế di truyền trong sinh học Trong quá trình tiến hóa, GA tạo ra các cá thể mới thông qua các phép lai ghép và đột biến, sau đó đánh giá và lựa chọn các cá thể tốt nhất để tiếp tục tiến hóa qua nhiều thế hệ Nhờ cơ chế này, GA có khả năng tìm ra giải pháp tối ưu cho các bài toán phức tạp trong tính toán lưới điện

Trong tính toán lưới điện, GA có thể được áp dụng để tối ưu hóa nhiều bài toán, bao gồm:

GA có thể tối ưu hóa cấu trúc lưới điện: chọn vị trí trạm biến áp, tuyến điện,

tụ bù, giảm tổn thất điện và tăng hiệu quả

GA hỗ trợ tối ưu hóa Phân phối tải lưới điện, đảm bảo cung cấp điện hiệu quả

và tránh quá tải hệ thống

GA hỗ trợ tối ưu hóa dòng điện lưới điện, đảm bảo an toàn và giảm thiểu tổn thất năng lượng

GA hỗ trợ tối ưu hóa hệ số công suất trong hệ thống lưới điện, tăng hiệu suất bằng cách tối ưu điện áp và tụ bù

Mô hình GA bao gồm việc tạo ra một quần thể ban đầu của các cá thể (giải pháp), sau đó tiến hành quá trình lựa chọn, lai ghép và đột biến để tiến hóa các cá thể và tìm ra giải pháp tối ưu Quá trình này được lặp lại qua nhiều thế hệ cho đến khi đạt được giải pháp tối ưu hoặc điều kiện dừng được đáp ứng

Mặc dù GA có thể yêu cầu thời gian để tối ưu hóa và không đảm bảo tìm ra giải pháp tối ưu toàn cục, nhưng nó là một công cụ hữu ích để giải quyết các bài toán tối ưu phức tạp trong lĩnh vực lưới điện

Hình 1.1: Lưu đồ thuật toán di truyền

1.4.2.2 Logic mờ (Fuzzy Logic) [2]

Fuzzy Logic (Logic Mờ) được áp dụng rộng rãi trong hệ thống điện để giải quyết một số bài toán phức tạp và không chắc chắn trong lĩnh vực này Một số ứng dụng phổ biến của Fuzzy Logic trong hệ thống điện bao gồm:

Hệ thống điều khiển: Fuzzy Logic được sử dụng trong hệ thống điều khiển tự động của lưới điện, từ các hệ thống điều khiển trạm biến áp đến hệ thống điều khiển tần số và điện áp trong mạng lưới Fuzzy Logic có khả năng xử lý thông tin không chắc chắn và thay đổi nhanh chóng trong điều kiện hoạt động của lưới điện

Dự đoán tải điện: Fuzzy Logic có thể được sử dụng để dự đoán mức tải điện trong tương lai dựa trên dữ liệu lịch sử và các yếu tố ảnh hưởng khác nhau như điều kiện thời tiết, ngày lễ, sự kiện đặc biệt, v.v Dự đoán tải điện chính xác giúp quản lý lưới điện và phần bổ tải một cách hiệu quả

Phần loại lỗi và bảo trì: Fuzzy Logic có thể được sử dụng để phần loại các loại lỗi và trạng thái hệ thống điện, giúp xác định các vấn đề cụ thể và triển khai các biện pháp bảo trì kịp thời để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho lưới điện

Quyết định và điều chỉnh thông số điện áp: Fuzzy Logic có thể được sử dụng

để xác định thông số điện áp tối ưu và điều chỉnh tự động các biến số điện áp trong mạng lưới, giúp cải thiện hiệu suất và hiệu quả hoạt động của lưới điện

Hỗ trợ đưa ra quyết định trong khẩn cấp: Fuzzy Logic có thể được sử dụng để

hỗ trợ quyết định trong các tình huống khẩn cấp như ngắt điện để ngăn chặn sự cố lan rộng hoặc triển khai nguồn năng lượng dự phòng trong trường hợp cần thiết

Fuzzy Logic đã chứng tỏ tính hiệu quả và linh hoạt trong việc giải quyết các bài toán phức tạp và không chắc chắn trong hệ thống điện Nó giúp cải thiện hiệu suất, ổn định và an toàn của lưới điện trong môi trường hoạt động thay đổi và đòi hỏi tính linh hoạt cao

Hình 1.2: Lưu đồ giải thuật ON/OFF cơ bản của thuật toán Fuzzy Logic 1.4.2.3 Mạng thần kinh nhân tạo (Artificial Neural Network -ANN) [2]

Artificial Neural Network, hay còn gọi là Mạng nơ-ron nhân tạo, là một mô hình tính toán và học máy lấy cảm hứng từ cấu trúc và hoạt động của mạng nơ-ron trong hệ thống thần kinh của con người Nó thuộc lĩnh vực Trí tuệ Nhân tạo

Mô hình này được xây dựng dựa trên cách mà não bộ con người xử lý thông tin và học từ dữ liệu Mạng nơ-ron nhân tạo bao gồm các nút (nơ-ron nhân tạo) được kết nối với nhau qua các liên kết có trọng số Mỗi nơ-ron nhân tạo nhận đầu vào, thực hiện các phép tính trên dữ liệu và sau đó truyền kết quả đến các nơ-ron khác

Các liên kết giữa các nơ-ron được trọng số hóa, và trong quá trình học, trọng

số này được điều chỉnh dựa trên dữ liệu đào tạo để mô hình có khả năng học và thích nghi với các mẫu dữ liệu Mô hình mạng nơ-ron nhân tạo có khả năng tự học và tự điều chỉnh thông qua quá trình lan truyền ngược (backpropagation) để tối ưu hiệu suất và độ chính xác trong việc dự đoán hoặc phần loại

Mạng nơ-ron nhân tạo đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm nhận dạng hình ảnh, xử lý ngôn ngữ tự nhiên, dự đoán dữ liệu, trò chơi và nhiều ứng dụng khác

1.4.2.4 Hệ chuyên gia (Expert System -ES) [2]

Expert System (Hệ thống chuyên gia) trong tính toán hệ thống điện là một phần mềm thông minh được xây dựng dựa trên trí tuệ nhân tạo và kiến thức chuyên

môn từ các chuyên gia trong lĩnh vực hệ thống điện Nó được sử dụng để giải quyết các vấn đề phức tạp, đưa ra các quyết định thông minh và cung cấp các giải pháp tối

ưu trong lĩnh vực hệ thống điện

Expert System có khả năng học từ dữ liệu đào tạo và từ kinh nghiệm tích lũy của các chuyên gia Nó hoạt động bằng cách áp dụng các quy tắc, luật và kiến thức chuyên môn đã được lập trình sẵn để phần tích các tình huống phức tạp và đưa ra các quyết định thông minh

Các ứng dụng của Expert System trong tính toán hệ thống điện bao gồm:

Dự đoán và phần tích tình huống điện: Expert System có thể sử dụng các quy tắc và dữ liệu để dự đoán và phần tích các tình huống điện phức tạp, như quá tải, mất cân bằng điện áp, tổn thất điện năng, v.v

Tối ưu hóa hệ thống điện: Expert System có khả năng đề xuất các giải pháp tối ưu để cải thiện hiệu suất và hiệu quả hoạt động của hệ thống điện, bao gồm vị trí lắp đặt các trạm biến áp, tụ bù, thiết bị đóng cắt, v.v

Hỗ trợ ra quyết định: Expert System có thể hỗ trợ các kỹ sư và chuyên gia trong việc đưa ra quyết định trong các tình huống phức tạp trong hệ thống điện, đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả của lưới điện

Expert System giúp tăng cường khả năng đưa ra các quyết định chính xác và nhanh chóng trong lĩnh vực hệ thống điện, đồng thời giảm thiểu sai sót và tối ưu hóa hoạt động của hệ thống điện

1.4.2.5 Thuật toán bầy đàn (Particle Swarm Method-PSM) [2]

Particle Swarm Optimization (PSO) hay Phương pháp Đàn chim đốm trong tính toán hệ thống điện là một thuật toán tối ưu hóa được lấy cảm hứng từ hành vi

tụ tập của đàn chim trong tự nhiên PSO được sử dụng để tối ưu hóa các bài toán phức tạp, đặc biệt là trong lĩnh vực hệ thống điện

Thuật toán PSO hoạt động bằng cách mô phỏng hành vi của đàn chim đốm khi tìm kiếm thức ăn trong không gian Mỗi cá thể (đối tượng) trong đàn chim đều

có một vị trí và một tốc độ, và chúng tương tác với nhau thông qua việc chia sẻ thông tin về vị trí tốt nhất mà chúng đã tìm được

Thuật toán PSO bắt đầu bằng việc khởi tạo một đàn chim đốm (các cá thể) với các vị trí và tốc độ ngẫu nhiên Sau đó, trong mỗi vòng lặp, các cá thể di chuyển trong không gian tìm kiếm và cập nhật vị trí và tốc độ của mình dựa trên vị trí tốt nhất mà chúng đã tìm thấy và vị trí tốt nhất của cả đàn chim

Quá trình này tiếp tục cho đến khi đạt được điều kiện dừng (ví dụ như đạt được mức tối ưu hoặc đạt đủ số vòng lặp) Kết quả cuối cùng là vị trí của các cá thể trong đàn chim đốm tại thời điểm tối ưu, cho ta giá trị tối ưu của hàm mục tiêu

PSO đã được áp dụng rộng rãi trong tính toán hệ thống điện, bao gồm tối ưu hóa cấu trúc lưới điện, tối ưu hóa Phân phối tải, tối ưu hóa hệ thống lưu trữ và Phân phối năng lượng, v.v Nó là một phương pháp hiệu quả và linh hoạt giúp giải quyết các bài toán phức tạp trong lĩnh vực hệ thống điện

Hình 1.4 Lưu đồ thuật toán bầy đàn