phân bố tối ưu tụ bù trong lưới phân phối dùng phương pháp xấp xỉ tổn thất kết hợp với phân tích tiếp cận nhanh

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BFS backward/forwad sweep - Giải thuật quét xuôi/quét ngược CSPK Công suất phản kháng CSTD Công suất tác dụng ELF Exhaustive Load Flow - Giải thuật dòng tải lặp

Trang 1

Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN

luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop

luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop

Trang 2

Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN

Trang 3

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Trung Nhân Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày 15 tháng 08 năm 2021

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 PGS.TS Châu Minh Thuyên - Chủ tịch Hội đồng

2 PGS.TS Trương Đình Nhơn - Phản biện 1

3 TS Nguyễn Nhật Nam - Phản biện 2

4 TS Lê Văn Đại - Ủy viên

5 TS Dương Thanh Long - Thư ký

luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop

Trang 4

NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: Nguyễn Thị Tuyết Vy MSHV: 17112511 Ngày, tháng, năm sinh: 20/03/1987 Nơi sinh: Tp Hồ Chí Minh Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã chuyên ngành: 60520202

I TÊN ĐỀ TÀI:

Phân bố tối ưu tụ bù trong lưới phân phối dùng phương pháp xấp xỉ tổn thất kết hợp với phân tích tiếp cận nhanh

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Tìm hiểu tổng quan các phương pháp xác định dung lượng và vị trí tối ưu lắp đặt tụ bù trong lưới phân phối Đề xuất giải pháp tính toán tìm ra được dung lượng và vị trí tối ưu trong lưới điện phân phối hình tia để lặp đặt tụ bù sao cho tổn thất công suất của lưới là thấp nhất

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: thực hiện quyết định số 2068/QĐ-ĐHCN ngày

02/12/2019 của Trường Đại học Công nghiệp TPHCM về việc giao nhiệm vụ hướng dẫn lận văn thạc sĩ

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ngày 27 tháng 04 năm 2021

IV NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Trung Nhân

TP Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 04 năm 2021

NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

Trang 5

Học viên cũng xin chân thành cảm ơn sự động viên to lớn của gia đình và bạn bè đã giúp học viên có điều kiện để hoàn thành luận văn

123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com

Trang 6

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày nay quá trình phát triển kinh tế xã hội của nước ta phát triển ngày càng mạnh mẽ

và quá trình phát triển này không thể thiếu nguồn năng lượng, đặt biệt là điện năng Do

đó, việc đảm bảo nhu cầu về công suất và chất lượng điện năng là rất quan trọng Các nhà máy, xí nghiệp, khu công nghiệp ngày càng nhiều đòi hỏi tiêu thụ công suất phản kháng ngày càng tăng dẫn đến nguồn điện phát không đủ đáp ứng nhu cầu tiêu thụ của các phụ tải dẫn đến gây tổn thất công suất, ảnh hưởng đến chất lượng điện năng, gây thiệt hại cho nền kinh tế Để giảm bớt điều này một trong những biện pháp khá hiệu quả là bù công suất phản kháng cho lưới điện

Bài toán đặt ra là việc đặt tụ bù có dung lượng bao nhiêu và vị trí đặt ở đâu trong lưới điện để có hiệu quả kinh tế mà vẫn đạt được yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống điện

Trong đó, đề tài Phân bố tối ưu tụ bù trong lưới phân phối dung phương pháp xấp xỉ tổn thất kết hợp với phân tích tiếp cận nhanh sẽ đáp ứng được yêu cầu trên, đồng thời cũng nghiên cứu cách dùng phần mềm Matlab để tính toán dung lượng và vị trí đặt tụ cho lưới điện cụ thể

123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com

Trang 7

ABSTRACT

Nowadays, our country's development socio-economic is stronger and this development process can not be without energy sources, especially electricity

Therefore, it is very important to ensure the demand for power and electrical quality

The factories, enterprises and industrial parks require to consumpting reactive power more increase, then power can not response to demand of the loads to power loss, affecting electrical quality, damaging the economy One of the effective measures is compensated reactive power for the grid for decreasing this thing

The problem is how much of the capacity and where to place them in the power grid for economic efficiency while still responsing the technical requirements for the power system

In which, the topic "Optimal distribution of capacitors in distribution nextwork using loss approximation method combined with quick approach analysis" will response the above requirement, also research how to use Matlab software to calculate capacity and place of capacitors for specific power grid

Trang 8

LỜI CAM ĐOAN

Học viên cam đoan kết quả đạt được trong luận văn đề tài “Phân bố tối ưu tụ bù trong lưới phân phối dùng phương pháp xấp xỉ tổn thất kết hợp với phân tích tiếp cận nhanh”

là sản phẩm nghiên cứu, tìm hiểu của riêng học viên Trong toàn bộ nội dung của luận văn, những điều được trình bày hoặc là của cá nhân học viên hoặc là được tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu, các tài liệu, số liệu trích dẫn được chú thích từ nguồn rõ ràng, đáng tin cậy và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực Nếu sai học viên xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với nhà trường

Trang 9

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU viii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ix

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 4

5 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ BÙ CÔNG SUẤT TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI 5

1.1 Lưới phân phối 5

1.2 Bù công suất trong lưới phân phối 6

1.3 Thiết bị phát công suất phản kháng 7

1.4 Động cơ nghiên cứu của luận văn 8

1.5 Kết luận 8

CHƯƠNG 2 BÀI TOÁN BÙ CÔNG SUẤT TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI 9

2.1 Mô hình toán 9

2.2 Hàm mục tiêu và các ràng buộc 9

2.2.1 Hàm mục tiêu 9

2.2.2 Các ràng buộc 11 2.3 Một số phương pháp giải bài toán phân bố tối ưu tụ bù trong lưới phân phối12

luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop

luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop

luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hopluan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop luan van tot nghiep, luan van thac si, luan van cao hoc, luan van tong hop

Trang 10

2.3.1 Các yêu cầu và biến của bài toán phân bố tối ưu 12

2.3.2 Các giải thuật 14

2.4 Nhận xét và kết luận 35

CHƯƠNG 3 GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT 36

3.1 Giới thiệu 36

3.2 Phương pháp lặp Newton-Raphson 36

3.3 Phương pháp phân tích tiếp cận 40

3.4 Phương pháp đề xuất 43

3.4.1 Giải thuật đề xuất cho bài toán tối ưu dung lượng lắp đặt tụ bù ở một số nút nào đó trong lưới điện được xác định trước (i) (GT1) 43

3.4.2 Giải thuật đề xuất cho bài toán tối ưu vị trí lắp đặt của tụ bù khi cho trước dung lượng của chúng (ii) (GT2) 44

3.4.3 Giải thuật đề xuất cho bài toán vừa tối ưu dung lượng và vị trí khi cho trước số lượng tụ bù cần lắp đặt (iii) (GT3) 45

CHƯƠNG 4 KIỂM CHỨNG VÀ SO SÁNH KẾT QUẢ TRÊN CÁC MẠNG IEEE CHUẨN 47

4.1 Mạng IEEE 33 nút 47

4.4 Kết luận 58

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 59

1 Kết luận 59

2 Hướng phát triển 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

Trang 11

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống lưới điện phân phối (nguồn: http://pecc5.com) 5

Hình 2.1 Thuật toán sử dụng phương pháp duy truyền GA phân bố tụ bù 16

Hình 2.2 Thuật toán sử dụng phương pháp PSO phân bố tụ bù 18

Hình 2.3 Thuật toán sử dụng phương pháp GA/PSO phân bố tụ bù 21

Hình 2.4 Thuật toán sử dụng phương pháp IA phân bố tụ bù 26

Hình 2.5 Thuật toán sử dụng phương pháp LSF phân bố tụ bù 29

Hình 3.1 Ý tưởng giải bài toán bằng phương pháp Newton – Raphson 37

Hình 3.2 Lưu đồ thuật toán Newton-Rapson 38

Hình 3.3 Biểu đồ giá trị tổn thất chính xác và xấp xỉ khi mô phỏng trên mạng IEEE 33 nút 42

Hình 4.1 Sơ đồ mạng điện IEEE 33-nút 47

Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn điện áp mạng IEEE 33-nút bằng phương pháp đề xuất 48

Trang 12

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 4.1 Thông số của mạng điện IEEE 33-nút 48 Bảng 4.2 Vị trí, công suất tụ bù tối ưu và tổn thất hệ thống của mạng IEEE 33-nút 49 Bảng 4.3 Thông số của mạng điện IEEE 69- nút 50 Bảng 4.4 Vị trí, công suất tụ bù tối ưu và tổn thất hệ thống của mạng IEEE 69-nút 53 Bảng 4.5 Thông số mạng điện IEEE 85- nút 54 Bảng 4.6 Vị trí, công suất tụ bù tối ưu và tổn thất hệ thống của mạng IEEE 85-nút 57

Trang 13

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BFS backward/forwad sweep - Giải thuật quét xuôi/quét ngược

CSPK Công suất phản kháng

CSTD Công suất tác dụng

ELF Exhaustive Load Flow - Giải thuật dòng tải lặp lại

GA Genetic Aalgorithm - Giải thuật di truyền

IA Improved analytical - Giải thuật Tích phân cải tiến

IP Interior Point - Giải thuật phân tích tiếp cận

LĐPP Lưới điện phân phối

LSF Loss sensitive factor - Giải thuật Hệ số độ nhạy tổn thất

NST Nhiễm sắc thể

PSO Particle Swarm Optimization - Giải thuật tối ưu bầy đàn

Trang 14

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Lưới điện phân phối (hay gọi tắt là lưới phân phối) là một trong những thành phần quan trọng của hệ thống cung cấp điện năng từ nguồn phát đến hộ tiêu thụ Tùy thuộc vào đặc điểm lưới điện của mỗi quốc gia, khu vực mà lưới phân phối có cấp điện áp khác nhau nhưng phổ biến là 10kV, 15kV và 22kV và đây cũng là lưới điện có độ phủ rộng về mặt không gian và cấu trúc phức tạp về mặt kết cấu Thông thường lưới phân phối được thiết kế theo dạng mạch khép vòng với nhiều điểm dừng (nhiều điểm khép vòng khác nhau để linh hoạt trong vận hành) nhưng khi vận hành sẽ vận hành hở và do

đó lưới phân phối được vận hành dưới dạng lưới hình tia (một số khu vực phụ tải quan trọng có thể vận hành theo mạch khép vòng kín) Lưới phân phối thường được tính toán thiết kế theo kịch bản phụ tải ban đầu Việc tính toán thiết kế phải đảm bảo các yêu cầu cơ bản về khả năng cung cấp điện, độ sụt áp (quá áp) nằm trong phạm vi cho phép và tổn thất công suất, tổn thất điện áp ít nhất có thể Tuy nhiên, trong quá trình vận hành, công suất tại các nút phụ tải thay đổi có thể không theo kịch bản ban đầu, đặc biệt là với những quốc gia có phụ tải phát triển nhanh và không đồng đều như Việt Nam Sự thay đổi phụ tải không đồng đều so với kịch bản ban đầu dẫn đến việc lưới điện phân phối sẽ bị quá tải cục bộ ở một số đường dây hoặc một số điểm có điện áp thấp hơn điện áp cho phép Một trong những giải pháp quan trọng để cải thiện tình trạng lưới điện mà không phải cải tạo hệ thống đường dây là giảm lượng công suất phản kháng truyền tải từ nguồn (trong trường hợp của lưới phân phối là từ máy biến áp trung gian) đến các phụ tải thông qua việc bù công suất phản kháng tại chính các nút tải Thiết bị dùng để tạo ra công suất phản kháng có nhiều loại khác nhau, tuy nhiên phổ biến nhất hiện nay vẫn là tụ bù

Trang 15

Trong bài toán tụ bù ngoài việc tính toán để đảm bảo nâng điện áp của lưới điện, giảm tốt thất công suất trên các tuyến dây nhằm nâng khả năng truyền tải của mạng điện thì việc xác định dung lượng và vị trí lắp đặt tụ bù sao cho cực tiểu hàm tổn thất là công việc không đơn giản

Bài toán phân bố tối ưu tụ bù trong lưới phân phối nhận được sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu trong và ngoài nước Nhiệm vụ của bài toán phân bố tối ưu tụ bù trong lưới phân phối dùng phương pháp xấp xỉ tổn thất kết hợp với phân tích tiếp cận nhanh

là tìm ra dung lượng và vị trí lắp đặt tụ bù để đảm bảo các yêu cầu về điện áp và tổn thất công suất trong mạng Hiện nay, có nhiều phương pháp phân bố tối ưu tụ bù đã được đề xuất, chúng có thể được chia thành các nhóm: (1) Phương pháp truyền thống thông qua giải phương trình đạo hàm riêng theo của hàm tổn thất theo các biến vị trí và dung lượng; (2) Sử dụng các giải thuật tiến hóa dựa trên các quy luật tự nhiên; (3) Phương pháp phân tích tiếp cận

Với tính cấp thiết như vậy, luận văn này, tác giả tập trung nghiên cứu bài toán phân bố tối ưu tụ bù và đề xuất giải pháp mới cho bài toán này trong lưới phân phối

2 Mục tiêu nghiên cứu

Hệ thống lưới phân phối của Việt Nam là một trong những lưới điện khá phức tạp về cấu trúc và nhiệm vụ chuyển tải công suất lớn từ các trạm trung gian (các trạm này chủ yếu nhận điện từ các lưới 110kV, 220kV và hạ xuống 15kV hoặc 22kV) đến phụ tải trung thế (các máy biến áp phân phối) Trong quá trình vận hành lưới phân phối luôn gặp các vấn đề về sụt áp, quá tải Hiện tại chúng ta đã cho lắp đặt tụ bù công suất phản kháng của hầu hết xuất tuyến của lưới phân phối Việc tính toán dung lượng và vị trí lắp đặt tụ bù chủ yếu dựa vào thông tin về điện áp mà chưa tính đến vấn đề tối ưu tổn thất công suất trong mạng Để giải quyết vấn đề này, đã có nhiều nghiên cứu được thực hiện nhằm đề xuất giải pháp tính toán phân bố tối ưu tụ bù Nhìn chung các giải pháp

đề xuất hiện nay có những ưu điểm nhất định, tuy nhiên bên cạnh đó vẫn tồn tại một

Trang 16

vài vấn đề như sai số, khả năng hội tụ, thời gian tính toán,… Trong bối cảnh đó, mục tiêu của luận văn là nghiên cứu và đề xuất một giải thuật để đóng góp làm đa dạng hóa các phương pháp phân bố tối ưu tụ bù trong lưới phân phối Giải thuật mà luận văn dự định nghiên cứu phát triển dựa trên ý tưởng về giải thuật phân tích tiếp cận cùng với cách tính xấp xỉ tổn thất công suất trong lưới phân phối Mục tiêu cụ thể sẽ thực hiện

dự kiến như sau:

- Tìm kiếm và đọc tài liệu liên quan đến bù công suất phản kháng;

- Tìm hiểu bài toán bù tối ưu công suất phản kháng trong lưới phân phối và tổng

quan các giải pháp hiện nay;

- Nghiên ứu giải thuật phân tích tiếp cận và phương pháp tính xấp xỉ tổn thất công

suất trong lưới phân phối;

- Đề xuất giải thuật tính toán tối ưu dung lượng và vị trí tụ bù trong lưới phân

phối;

- Lập trình Matlab, chạy kiểm tra và so sánh giải thuật trên một số mạng IEEE

chuẩn;

- Kết luận và hướng phát triển

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Lưới điện IEEE chuẩn 33 bus, 69 bus, 85 bus;

- Tụ bù trong lưới phân phối;

- Ứng dụng phần mềm Matlab;

- Tìm giải pháp tối ưu trong phân bố tụ bù trong lưới phân phối

Trang 17

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

- Giải tích và mô phỏng toán học;

- Sử dụng phần mềm Matlab viết chương trình và kiểm chứng kết quả

5 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Dựa trên cơ sở của mục tiêu trên, kết quả mong đợi của nghiên cứu này:

- Tìm hiểu tổng quan các phương pháp xác định dung lượng và vị trí tối ưu lắp

đặt tụ bù trong lưới phân phối

- Đề xuất giải pháp tính toán tìm dung lượng tụ bù tối ưu tại một vị trí bất kỳ

trong lưới điện phân phối hình tia sao cho tổn thất công suất của lưới là thấp nhất

- Đề xuất giải pháp tính toán tìm ra được vị trí tối ưu với một dung lượng tụ bù

cho trước trong lưới điện phân phối hình tia sao cho tổn thất công suất của lưới

là thấp nhất

- Đề xuất giải pháp tính toán tìm ra được dung lượng và vị trí tối ưu trong lưới

điện phân phối hình tia để lắp đặt tụ bù sao cho tổn thất công suất của lưới là thấp nhất

Trang 18

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ BÙ CÔNG SUẤT TRONG

LƯỚI PHÂN PHỐI

1.1 Lưới phân phối

Lưới điện: Là hệ thống truyền tải và phân phối điện năng từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ, gồm:

- Lưới hệ thống: nối các nhà máy điện với nhau và với các nút phụ tải khu vực Ở Việt Nam lưới hệ thống vận hành ở mức điện áp 500 kV

- Lưới truyền tải: phần lưới từ trạm trung gian khu vực đến thanh cái cao áp cung cấp điện cho trạm trung gian địa phương Thường từ 110-220 kV

- Lưới phân phối: từ các trạm trung gian địa phương đến các trạm phụ tải (trạm phân phối) Lưới phân phối trung áp (6-35kV) và phân phối hạ áp (220-380V)

Trang 19

1.2 Bù công suất trong lưới phân phối

Công suất phản kháng (CSPK) được tiêu thụ ở động cơ không đồng bộ, máy biến áp, đường dây điện và nơi có từ trường Yêu cầu công suất phản kháng chỉ có thể giảm tới tối thiểu chứ không thể triệt tiêu được vì nó cần thiết để tạo ra từ trường, yếu tố trung gian cần thiết trong quá trình chuyển hóa năng lượng Yêu cầu CSPK được chia như sau [1]:

- Động cơ không đồng bộ tiêu thụ khoảng: 70 ÷ 80% CSPK của động cơ không đồng bộ gồm hai thành phần:

+ Một phần nhỏ CSPK được sử dụng để sinh ra từ trường tản trong mạch điện sơ cấp

+ Phần lớn CSPK còn lại dùng để sinh ra từ trường khe hở

- Máy biến áp tiêu thụ 15 ÷ 25% nhu cầu CSPK tổng của lưới điện, nhỏ hơn nhu cầu của các động cơ không đồng bộ do CSPK dùng để từ hóa lõi thép MBA không lớn so với động cơ không đồng bộ, vì không có khe hở không khí Nhưng

do số thiết bị và tổng dung lượng lớn, nên nhu cầu tổng CSPK của MBA cũng rất đáng kể CSPK tiêu thụ bởi MBA gồm hai thành phần:

+ CSPK được dùng để từ hóa lõi thép

+ CSPK tản từ máy biến áp

- Đường dây điện và các phụ tải khác: 5%

Nhu cầu CSPK chủ yếu là các xí nghiệp công nghiệp, cos của chúng dao động từ 0,5

÷ 0,8 có nghĩa là cứ tiêu thụ 1kW công suất tác dụng (CSTD) thì chúng yêu cầu từ 0,75

÷ 1,7 kVAr công suất phản kháng Trong xí nghiệp công nghiệp các động cơ không đồng bộ tiêu thụ khoảng 60 ÷ 70%, MBA tiêu thụ 15 ÷ 20%, các phụ tải khác tiêu thụ 5

Trang 20

÷ 10% tổng lượng công suất phản kháng yêu cầu Do đó muốn giảm yêu cầu CSPK phải chú ý tới các động cơ không đồng bộ

Nhu cầu CSPK ở các phụ tải sinh hoạt dân dụng không nhiều, cos của chúng thường lớn hơn 0,9

Nhu cầu CSPK của các MBA công suất nhỏ là khoảng 10% công suất định mức của chúng, ở các MBA lớn là khoảng 3% còn các MBA siêu cao áp thì có thể từ 8 ÷ 10%

- Khả năng phát CSPK của các nhà máy điện là rất hạn chế, cos = 0,85 ÷ 0,9 Vì

lý do kinh tế người ta không làm các máy phát (MF) có khả năng phát nhiều CSPK đủ cho các phụ tải ở chế độ phụ tải cực đại (chế độ max) Các máy phát chỉ đảm nhận một phần CSPK của phụ tải, nó gánh chức năng điều chính CSPK trong HTĐ, làm cho nó đáp ứng được nhanh chóng yêu cầu thay đổi của phụ tải

Phần còn lại trông vào các nguồn CSPK đặt thêm tức là các nguồn công suất bù

- Trong HTĐ còn phải tính đến một nguồn CSPK nữa đó là các đường dây siêu cáo áp Các đường dây này phát ra một lượng CSPK đáng kể, trong chế độ max

nó làm nhẹ đi khá nhiều vấn đề thiếu CSPK Nhưng trong chế độ non tải nó lại gây thừa CSPK đến mức có thể gây ra tai biến phải đối phó bằng cách đặt các kháng điện nếu các đường dây này quá dài

Trang 21

Tóm lại trong HTĐ phải bù cưỡng bức hay kỹ thuật một lượng CSPK nhất định để đảm bảo cân bằng CSPK trong HTĐ Lượng công suất này phải điều chỉnh được để có thể thích ứng với các chế độ vận hành khác nhau của HTĐ

1.4 Động cơ nghiên cứu của luận văn

CSPK là một phần không thể thiếu trong HTĐ, được sử dụng nhiều trong các thiết bị điện như MBA, động cơ không đồng bộ, các loại đèn chiếu sáng, các thiết bị gia dụng…Tuy nhiên trong quá trình truyền tải, do tổn hao trên đường dây, trên các MBA, trên các thiết bị động cơ nên xảy ra hiện tượng thiếu hụt một lượng CSPK làm ảnh hưởng đến điện áp của hệ thống, đến tổn thất điện năng gây thất thoát kinh tế Chính vì vậy cần có những biện pháp để bù đắp lượng thiếu hụt công suất đó, một trong những biện pháp đơn giản đó là đặt các thiết bị bù

Bài toán toán đặt ra là dung lượng và vị trí đặt của các tụ bù là bao nhiêu và đặt

ở đâu để đảm bảo các tiêu chí về kỹ thuật và kinh tế Bù kỹ thuật ở mức HTĐ do thiếu CSPK được thực hiện bắt buộc vì thế gọi là bù cưỡng bức Bù kỹ thuật ở lưới trung, hạ

áp không phải nhất thiết thực hiện vì còn có phương án khác để cân bằng CSPK như điều áp dưới tải, tăng kích thước dây dẫn để phần bố lại công suất phản kháng tất nhiên phải có điều kiện là lưới cấp trên phải có CSPK

1.5 Kết luận

Chất lượng điện năng góp phần vào phát triển ổn định kinh tế xã hội, tổn thất điện năng trong quá trình truyền tải phân phối gây thất thoát kinh tế Có các nghiên cứu để khắc phục vấn đề này, để góp phần tạo ra đa dạng nhiều phương pháp khắc phục, vì vậy đề tài “phân bố tối ưu tụ bù trong lưới phân phối dùng phương pháp xấp xỉ tổn thất kết hợp với phân tích tiếp cận nhanh” hình thành nhằm tạo ra nhiều lựa chọn hơn để giải quyết vấn đề này

Trang 22

CHƯƠNG 2 BÀI TOÁN BÙ CÔNG SUẤT TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI

2.1 Mô hình toán

Việc tiến hành giải bài toán bù CSPK bị ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố như đồ thị phụ tải, kết cấu lưới điện, điện áp hệ thống điện… Lưới điện phân phối có cấu trúc hết sức phức tạp, liên tục thay đổi theo thời gian có nhiều trục chính cấp điệp cho nhiều trạm phân phối Chính vì vậy việc có nhiều phương pháp giải bài toán bù xác định dung lượng và vị trí đặt tụ bù cho lưới điện phân phối, mỗi phương pháp cho một kết quả và hiệu quả khác nhau, tuy nhiên ta cần nghiên cứu mô hình chung của các phương pháp này

Mục tiêu của việc phân bổ tối ưu tụ bù là cung cấp các vị trí và dung lượng tốt nhất của

tụ bù để tối ưu hóa hoạt động và quy hoạch mạng lưới phân phối điện Có rất nhiều mô hình và phương pháp đã được đề xuất cho các giải pháp của vấn đề phân bố tối ưu tụ

1[ , , Q , ,i bi i i( )]+ [ , , Q ]+ (Q )2 i bi 3 bi 4(Q )b 5( , Q )bi 6[ , bi, ]i

S F n l T Q t F n l F F F n F n Q T (2.1) Trong đó:

n : số trạm bù

l i : vị trí trạm bù cho bằng độ dài kể từ nguồn đến trạm bù bằng km hay giá trị

tương đối so với độ dài lưới

Trang 23

Q bi : công suất trạm bù

T bi : thời gian đóng tụ bù cho trường hợp công suất bù không đổi theo thời gian nhưng chỉ đóng vào lưới trong khoảng thời gian Tbi khi phụ tải cao Trong thời gian còn lại tụ bị cắt ra, nếu tụ làm việc liên tục thì Tbi = 8760h

Q bi (t) : hàm thời gian của tụ bù nếu tụ bù có điều khiển công suất theo t

Q bi [kVar] : tổng công suất bù trên 1 trục chính:

Ý nghĩa của các thành phần trong hàm mục tiêu như sau:

1[ , , Q , ,i bi i i( )]

F n l T Q t : lợi ích thu được do giảm tổn thất điện năng so với trước khi đặt bù Ta có F1 = CA.∆A

CA: chi phí cho 1kWh tổn thất điện năng

∆A: độ giảm tổn thất điện năng so với trước khi bù, phụ thuộc vào cấu trúc lưới, đồ thị phụ tải, công suất phản kháng, cấu trúc trạm bù, số lượng, vị trí, chế độ vận hành tụ

F n Q T : tổng tốn thất điện năng của các thiết bị bù

Trang 24

Trong 6 thành phần trên, tùy theo tình hình cụ thể có thể sử dụng tất cả hoặc lược bỏ đi một số thành phần mà ảnh hưởng của nó đến lời giải không đáng kể

Thường bỏ qua nhất là thành phần thứ sáu F6 vì hiện nay tổn thất trong các tụ bù là rất nhỏ Chi phí vận hành tụ bù F5 cũng không cần xét đến vì chi phí này cũng rất nhỏ Sau khi loại bỏ 2 thành phần ta dễ dàng nhận thấy thành phần lợi ích kinh tế cho lưới phân phối là thành phần F1, các thành phần F2, F3, F4 là thành phần lợi ích đối với lưới truyền tải Nếu lưới điện phân phối và lưới hệ thống thuộc các chủ thể khác nhau thì bài toán bù cho lưới phân phối, để tính lợi ích của việc đặt tụ chỉ cần xét đến thành phần F1

Ta viết lại hàm mục tiêu của bài toán đặt bù như sau:

Trang 25

X : biểu diễn thông số trạng thái của hệ thống trong các chế độ xác lập khác nhau

Q là điện áp, công suất tác dụng, công suất phản kháng

2.3 Một số phương pháp giải bài toán phân bố tối ưu tụ bù trong lưới phân phối

2.3.1 Các yêu cầu và biến của bài toán phân bố tối ưu

Phân bố tối ưu tụ bù là đề cập đến việc xác định vị trí tối ưu và dung lượng của các tụ

bù được lắp đặt vào các mạng lưới phân phối hiện có, tùy thuộc vào các ràng buộc về hoạt động của mạng lưới điện và các hạn chế đầu tư [4]

Các yêu cầu của việc phân bố tối ưu tụ bù

Khi phân bố tối ưu tụ bù có thể phân bố một hoặc nhiều tụ bù Việc phân bố tụ bù phải đạt được các mục tiêu chính như sau:

- Giảm thiểu tổn thất toàn bộ hệ thống

- Giảm thiểu chỉ số thời gian gián đoạn trung bình của hệ thống

Trang 26

- Giảm thiểu chi phí

- Giảm thiểu độ lệch điện áp

- Tối đa hóa năng lực của tụ bù

- Tối đa hoá lợi nhuận

- Tối đa hoá tỷ số lợi ích/chi phí

- Tối đa hóa khả năng tải, giới hạn điện áp (nghĩa là tối đa tải có thể được cung

cấp bởi hệ thống phân phối điện trong khi điện áp ở tất cả các nút được giữ trong giới hạn)

Trang 27

2.3.2 Các giải thuật

2.3.2.1 Giải thuật di truyền (Genetic Aalgorithm - GA)

Giải thuật di truyền (GA) là một trong những giải thuật thú vị, bởi vì nó mô phỏng qui luật đấu tranh sinh tồn của tự nhiên và cũng là một giải thuật vô cùng hiệu quả đối với

các loại bài toán tối ưu [5]

Nhà bác học Charles Darwin đã nêu ra lý thuyết về sự tiến hóa tự nhiên của các loài vật, qua nhiều thế hệ sinh vật phát triển dựa trên nguyên lý của sự chọn lọc tự nhiên

“loài nào thích nghi thì sẽ tồn tại”, như ta thấy trong tự nhiên các loài vật sẽ cạnh tranh nhau về nơi trú ẩn, thực phẩm,…Các cá thể cùng loài còn cạnh tranh nhau để thu hút bạn tình trong mùa sinh sản do đó những cá thể nào ít thích nghi thì ít có cơ hội tồn tại hơn và những cá thể thích nghi được thì sẽ phát triển và cho ra nhiều con cái Trong quá trình sinh sản sẽ tổ hợp các đặc tính tốt từ tổ tiên, sau một vài thế hệ những loài tiến hóa tự nhiên sẽ thích nghi hơn trong môi trường phát triển Dựa trên nền tảng lý thuyết tiến hóa tự nhiên này, đến năm 1975 Holland đã phát triển ý tưởng này vào hệ thống nhân tạo, ông áp dụng nguyên tắc này để tối ưu hóa các vấn đề và xây dựng thuật toán di truyền (GA) Hiện nay, GA được xem như một công cụ mạnh mẽ để giải quyết các vấn đề về tìm kiếm và tối ưu hóa phức tạp như thời gian biểu, lập kế hoạch mua sắm, …

Giải thuật di truyền là một kỹ thuật của khoa học máy tính nhằm tìm kiếm giải pháp thích hợp cho các bài toán tối ưu tổ hợp (combinatorial optimization), là một phân ngành của giải thuật tiến hóa, vận dụng các nguyên lý của tiến hóa như: di truyền, đột biến, chọn lọc tự nhiên, và trao đổi chéo Nó sử dụng ngôn ngữ máy tính để mô phỏng quá trình tiến hoá của một tập hợp những đại diện trừu tượng (gọi là những nhiễm sắc thể), của các giải pháp có thể (gọi là những cá thể) cho bài toán tối ưu hóa vấn đề Tập hợp này sẽ tiến triển theo hướng chọn lọc những giải pháp tốt hơn GA cũng như các thuật toán tiến hoá, đều được hình thành dựa trên một quan niệm được coi là một tiên

Trang 28

đề phù hợp với thực tế khách quan Đó là quan niệm "Quá trình tiến hoá tự nhiên là quá trình hoàn hảo nhất, hợp lý nhất và tự nó đã mang tính tối ưu" Quá trình tiến hoá thể hiện tính tối ưu ở chỗ thế hệ sau bao giờ cũng tốt hơn thế hệ trước Ngày nay, GA càng trở nên quan trọng, đặc biệt là trong lĩnh vực tối ưu hoá, một lĩnh vực có nhiều bài toán thú vị, được ứng dụng nhiều trong thực tiễn nhưng thường khó và chưa có phương pháp hiệu quả để giải quyết

Các tính chất của giải thuật di truyền GA là kỹ thuật chung, giúp giải quyết vấn đề bằng cách mô phỏng sự tiến hóa của con người hay của sinh vật nói chung (dựa trên thuyết tiến hóa muôn loài của Darwin), trong điều kiện qui định sẵn của môi trường

Mục tiêu của GA không nhằm đưa ra lời giải chính xác tối ưu mà là đưa ra lời giải tương đối tối ưu Một cá thể trong GA sẽ biểu diễn một giải pháp của bài toán Tuy nhiên, không giống với trong tự nhiên là một cá thể có nhiều nhiễm sắc thể (NST) mà

để giới hạn trong GA, ta quan niệm một cá thể có một NST Do đó, khái niệm cá thể và NST trong GA coi như là tương đương Một NST được tạo thành từ nhiều gen, mỗi gen có thể có các giá trị khác nhau để quy định một tình trạng nào đó Trong GA, một gen được coi như một phần tử trong chuỗi NST Một tập hợp các cá thể có cùng một số đặc điểm nào đấy được gọi là quần thể Trong giải thuật di truyền, ta quan niệm quần thể là một tập các lời giải của một bài toán

Giải thuật GA đã được áp dụng rộng rãi cho việc tối ưu hóa dung lượng và vi trí của tụ

bù

Phương pháp GA được đưa ra để giải quyết vấn đề vị trí tối ưu và xác định dung lượng tối ưu của tụ bù trên các hệ thống phân tán Mục tiêu là để giảm thiểu tổn thất điện năng và điều chỉnh điện áp tốt hơn trong hệ thống phân phối hình tia

Trang 29

Tính toán dung lượng, chạy phân bố công suất và tính toán tổn thất

Thay thế một vị trí khác của tụ bù để tạo

Trang 30

2.3.2.2 Giải thuật tối ưu bầy đàn (Particle Swarm Optimization – PSO)

Giải thuật tối ưu bầy đàn là một thuật toán xây dựng dựa trên khái niệm trí tuệ bầy đàn

để tiềm kiếm lời giải cho bài toán tối ưu hóa trên một không gian tiềm khiếm nào đó

Phương pháp tối ưu bầy đàn là một dạng các thuật toán tiến hóa quần thể, dưới sự tương tác của các cá thể trong một quần thể để khám phá một không gian tìm kiếm

PSO là kết quả của sự mô hình hóa một đàn chim bay đi tiềm kiếm thức ăn cho nên nó thường được xếp vào các loại thuật toán có sử dụng trí tuệ bày đàn, được giới thiệu vào năm 1995 tại một hội nghị IEEE bởi James kennedy và Russell C.Eberhart Thuật toán này đã được áp dụng thành công trên nhiều lĩnh vực [6]

PSO được khởi tạo bằng một nhóm cá thể ngẫu nhiên và sau đó tìm nghiệm tối ưu bằng cách cập nhật các thế hệ Trong mỗi thế hệ mỗi cá thể được cập nhật trong hai vị trí tốt nhất, giá trị thứ nhất là vị trí tốt nhất mà nó đã từng đạt được cho tới thời điểm hiện tại, gọi là Pbest Một nghiệm tối ưu khác mà cá thể này bám theo là nghiệm tối ưu toàn cục Gbest, đó là vị trí tối ưu nhất trong tất cả các quá trình tiềm kiếm cả quần thể từ trước tới thời điểm hiện tại Nói cách khác, mỗi cá thể trong quần thể cập nhật vị trí của nó theo vị trí tốt nhất của nó và của cả quần thể tính cả thời điểm hiện tại

Ngày nay phương pháp tối ưu bày đàn đã được áp dụng trong việc tối ưu hóa vị trí và

dung lượng tụ bù Phương pháp này thường cho kết quả hội tụ sớm rút ngắn thời gian

PSO được áp dụng để giải quyết mô hình vị trí và dung lượng của tụ bù trong hệ thống phân phối Một PSO cải tiến được đề xuất để bố trí tối ưu tụ bù bơm công suất thực và bơm hoặc hấp thụ công suất phản kháng PSO tính vị trí tụ bù tối ưu và tính toán dung lượng tụ bù tối ưu PSO được sử dụng để tối ưu các vị trí và dung lượng của tụ bù để đạt được mức thâm nhập tụ bù tối đa trong đó có xét tới các giới hạn tiêu chuẩn và các ràng buộc bảo vệ

Trang 31

Hình 2.6 Thuật toán sử dụng phương pháp PSO phân bố tụ bù

Tính toán dung lượng, chạy phân bố công suất và tính toán tổn thất

để tạo ra một giải pháp mới

Tính toán lại dung lượng, chạy phân

bố công suất và tính toán tổn thất

Tìm kiếm vị trí tốt nhất

Hội tụ Bắt đầu

Trang 32

2.3.2.3 Giải thuật GA/PSO

Đây là một sự kết hợp của thuật toán di truyền GA và thuật toán tối ưu bầy đàn PSO cho vị trí và dung lượng tối ưu của tụ bù trong các hệ thống phân phối

Vị trí và dung lượng của các tụ bù sẽ có tác động đến tổn thất hệ thống mạng lưới phân phối Phương pháp GA/PSO được đưa ra để giải quyết vấn đề vị trí tối ưu và xác định dung lượng tối ưu của tụ bù trên các hệ thống phân tán Mục tiêu là để giảm thiểu tổn thất điện năng và điều chỉnh điện áp tốt hơn trong hệ thống phân phối hình tia [7]

Về mặt toán học, tổn thất được xác định bởi hàm

V rated : điện thế mong muốn (1 p.u)

N n : Tổng số nút trong hệ thống phân bố hình tia cố định

Q di : Công suất phản kháng định mức của tải tại nút i

Q loss : là tổn thất hệ thống liên quan đến vị trí và công suất của máy phát điện

Phương trình (2.11) và (2.12) là phương trình phân bố công suất tại nút i:

Trang 33

Điện áp phải được giữ trong giới hạn tiêu chuẩn tại mỗi bus:

và tốn thời gian Sự tương tác giữa hai thuật toán như thể hiện trong hình 2.3 như sau:

Trang 34

Dùng PSO để tính toán dung lượng tối ưu của tụ

bù, chạy phân bố công suất, xác định tổn thất

Đúng

Thay thế một vị trí khác của tụ bù (sử dụng GA) để tạo ra một giải pháp mới

Dùng PSO để tính toán lại dung lượng tối ưu của

tụ bù, chạy phân bố công suất, xác định tổn thất

Trang 35

2.3.2.4 Giải thuật phân tích cải tiến (Improved analytical - IA)

Phương pháp IA giúp phân bố tụ bù để giảm tổn thất trong các mạng lưới phân phối chính Phương pháp này dựa trên các biểu thức IA trong [19] để tính toán dung lượng tối ưu của nhiều loại tụ bù khác nhau và phương pháp xác định vị trí tốt nhất để phân

bố nhiều tụ bù Tầm quan trọng của phương pháp là giảm thiểu tổn thất, cùng với cách tiếp cận nhanh để nhanh chóng lựa chọn hệ số công suất của các tụ bù gần với hệ số công suất tối ưu Phương pháp đề xuất giúp rút ngắn thời gian tính toán Hơn nữa, tăng cường sự ổn định điện áp của hệ thống [8]

Tổng tổn thất công suất trong hệ thống được biểu diễn như sau:

Pi và Pj : công suất thực bơm vào nút i và j

Qi và Qj : công suất phản kháng bơm vào nút i và j

- Tụ bù loại 1 có khả năng bù cả công suất thực và phản kháng Công suất tối ưu của tụ bù tại mỗi nút để tổn thất nhỏ nhất được cho bởi:

Trang 36

a = (sign) tan(cos (PF )) Sign= +1 tụ bù bù công suất phản kháng

X = α P − β Q Y = α P + β Q

Các phương trình nói trên cho biết dung lượng tối ưu của tụ bù với mỗi nút cho sự tổn thất nhỏ nhất Bất kì giá trị tụ bù khác QCi đặt ở mỗi nút sẽ làm tổn thất tăng lên Sự mất mát này được thể hiện qua hệ số α và β Khi tụ bù được cài đặt trong hệ thống, các giá trị của hệ số tổn thất sẽ thay đổi, vì nó phụ thuộc vào điện áp và góc

Tuy nhiên, khi công suất tụ bù thay đổi thì α và β thay đổi nhỏ và không đáng kể

- Tụ bù loại 2 có khả năng bơm công suất thực nhưng tiêu thụ công suất phản kháng Tương tự như tụ bù loại 1, công suất bù của tụ bù loại 2 tại mỗi nút i cho các tổn thất tối thiểu được cho bởi (2.19) và (2.20)

- Tụ bù loại 3 chỉ có thể bơm công suất thực Công suất tối ưu của tụ bù loại 3 tại mỗi nút cho tổn thất nhỏ nhất

Trang 37

P = ∑ P Q = ∑ Q (2.23)

Trong phương pháp này, hệ số công suất tối ưu được lựa chọn bằng cách tính toán một vài hệ số công suất của tụ bù (thay đổi với bước nhỏ 0.01) gần với hệ số công suất của tải Công suất tụ bù và vị trí của tụ bù tại các hệ số công suất thay đổi dẫn đến tổn thất được xác định ở (2.19) và (2.20) So sánh các giá trị tổn thất đó và hệ số công suất của

tụ bù tại điểm mà tổn thất là nhỏ nhất

Thuật toán này được thực hiện trên cơ sở của các biểu thức IA để tìm những nút mà tại

đó các tổn thất là thấp nhất và nơi thích hợp nhất để đặt các tụ bù Các biểu thức IA giúp giảm bớt không gian giải pháp Hình 2.4 minh họa sơ đồ của phương pháp IA cho nhiều phân bố tối ưu tụ bù Các mô tả của mỗi bước chi tiết được đưa ra như sau:

Đầu tiên, một tụ bù được đưa vào hệ thống, sau đó dữ liệu của tải được cập nhật với tụ

bù đầu tiên, sau đó tụ bù khác được đặt tiếp vào Tương tự như vậy , các thuật toán tiếp tục phân bố các tụ bù khác cho đến khi nó không đáp ứng ít nhất một trong những hạn chế trong bước 7 như được mô tả như sau:

Bước 1: Nhập số đơn vị tụ bù được cài đặt

Bước 2: Chạy phân bố công suất (PBCS) cho trường hợp đó và tìm tổn thất đã sử dụng

Bước 3: Tính toán hệ số công suất của tụ bù sử dụng (2.24) hoặc nhập hệ số công suất của tụ bù

Bước 4: Tìm vị trí tối ưu của tụ bù sử dụng các bước dưới đây:

Trang 38

Tính toán công suất tối ưu của tụ bù tại mỗi nút sử dụng công thức (2.19) và (2.20)

Đặt tụ bù với công suất tối ưu như đã đề cập trước đó tại mỗi nút cùng một lúc Tính toán xấp xỉ tổn thất bằng công thức (2.8) với giá trị α và β trong trường hợp đó

Xác định nút mà tại đó tổn thất công suất là tối thiểu

Bước 5: Tìm công suất tối ưu của tụ bù và tính toán tổn thất sử dụng các bước sau:

Đặt một tụ bù vào trong nút tối ưu của bước 4, thay đổi công suất của tụ bù này (cập nhật giá trị α và β), và tính toán tổn thất cho trường hợp sử dụng công thức (2.18) bằng cách chạy phân bố công suất

Chọn và lưu trữ công suất tối ưu của tụ bù mà tổn thất là nhỏ nhất

Bước 6: Cập nhật dữ liệu tải sau khi đặt tụ bù với công suất tối ưu của tụ bù thu được ở bước 5 để phân bố tụ bù

Bước 7: Dừng nếu xảy ra các điều sau:

Điện áp tại nút ở trên giới hạn cho phép

Công suất tụ bù lớn hơn tổng tổn thất cộng lại

Số đơn vị của tụ bù là không tồn tại

Tổn thất lần sau lớn hơn tổn thất trước đó

Thủ tục tính toán để phân bố nhiều tụ bù trên cơ sở các biểu thức IA được mô tả chi tiết như sau:

Tiêu đề	Phân Bố Tối Ưu Tụ Bù Trong Lưới Phân Phối Dùng Phương Pháp Xấp Xỉ Tổn Thất Kết Hợp Với Phân Tích Tiếp Cận Nhanh
Tác giả	Nguyễn Thị Tuyết Vy
Trường học	Trường Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Điện
Thể loại	Luận Văn Thạc Sĩ
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Thành Phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	77
Dung lượng	2,98 MB