Bài báo này đề xuất phương pháp Backward/Forward cải tiến thay thế cho phương pháp tính toán phân bố công suất truyền thống là phương pháp Newton– Graphson và phương pháp Gauss– Seidel đang được sử dụng hiện nay trong các giải thuật tối ưu. Chúng tôi đã sử dụng thuật toán tối ưu PSO với công cụ tính phân bố công suất là phương pháp Backward/Forward cải tiến để tính toán tối ưu vị trí và dung lượng của các DG có xét đến tái cấu hình lưới điện nhằm giảm thiểu thời gian tính toán của giải thuật tối ưu.
Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(2):105- 115 Bài nghiên cứu Open Access Full Text Article Áp dụng phương pháp Backward/Forward cải tiến toán tối ưu lưới điện phân phối có kết nối nguồn điện phân tán Tơn Ngọc Triều1,2,* , Trương Việt Anh1 , Vũ Phan Tú3 TÓM TẮT Use your smartphone to scan this QR code and download this article Trong năm gần phát triển mạnh mẽ của nguồn điện phân tán kết nối vào hệ thống điện, nên tốn tối ưu vị trí dung lượng nguồn điện phân tán có xét đến tái cấu hình hệ thống điện phân phối xem xét nhằm giảm thiểu tổng tổn thất công suất lưới điện phân phối hình tia việc giảm thiểu tổng thời gian tính tốn u cầu cần thiết cần phải giải Bài báo đề xuất phương pháp Backward/Forward cải tiến thay cho phương pháp tính tốn phân bố cơng suất truyền thống phương pháp Newton– Graphson phương pháp Gauss– Seidel sử dụng giải thuật tối ưu Chúng tơi sử dụng thuật tốn tối ưu PSO với cơng cụ tính phân bố cơng suất phương pháp Backward/Forward cải tiến để tính tốn tối ưu vị trí dung lượng DG có xét đến tái cấu hình lưới điện nhằm giảm thiểu thời gian tính toán giải thuật tối ưu Thuật toán đề xuất kiểm nghiệm ba hệ thống điện phân phối hình tia IEEE, bao gồm: hệ thống điện phân phối 33 nút, hệ thống điện phân phối 69 nút hệ thống điện phân phối 119 nút Kết mô thử nghiệm ba hệ thống điện chứng minh phương pháp đề xuất cải tiến việc thực tối ưu hệ thống lưới điện phân phối hiệu thời gian tính tốn so với thuật tốn khác Từ khoá: Backward/Forward, Newton-Graphson, Gauss-Seidel, nguồn điện phân tán (DG), Lưới điện phân phối, Tái cấu hình Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức TP.HCM Đại học Quốc gia Tp HCM Liên hệ Tôn Ngọc Triều, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức TP.HCM Email: trieutn.ncs@hcmute.edu.vn Lịch sử • Ngày nhận: 08-4-2019 • Ngày chấp nhận: 22-7-2019 • Ngày đăng: 05-9-2019 DOI : Bản quyền © ĐHQG Tp.HCM Đây báo công bố mở phát hành theo điều khoản the Creative Commons Attribution 4.0 International license GIỚI THIỆU Lưới điện phân phối (LĐPP) có cấu trúc mạch vịng vận hành hình tia làm giảm dịng ngắn mạch đảm bảo độ tin cậy cho hệ thống điện Trong năm gần LĐPP phát triển yêu cầu thị trường điện nên ln có tham gia DG nhằm thực tốt nhiệm vụ cung cấp lượng điện đến hộ tiêu thụ Do phát triển nguồn điện phân tán nên toán tối ưu vị trí dung lượng DG có xét đến tái cấu hình LĐPP xem xét nhằm giảm thiểu tổn thất công suất lưới điện việc giảm thiểu thời gian tính tốn yêu cầu cần thiết Để giải tốn tối ưu vị trí dung lượng DG tham gia vào LĐPP nghiên cứu tài liệu tham khảo 2–7 đề xuất giải toán với mục tiêu chủ yếu giảm thiểu tổn thất cơng suất Trong tài liệu tham khảo 2,5 giải toán việc tìm cấu hình vận hành tối ưu sau tìm vị trí yếu LĐPP để xác định vị trí dung lượng DG, nhiên kết chưa xác kết cịn phụ thuộc vào vị trí dung lượng DG Nghiên cứu Linh cs (2017) đề xuất áp dụng thuật tốn di truyền (Genetic Algorithm- GA) Hình 1: Lưu đồ tổng quát cho giải thuật meta hueristic để tối ưu vị trí dung lượng DG có xét đến tái cấu hình LĐPP, phương pháp đề xuất xác định vị trí dung lượng DG mạch vịng kín, sau tìm khóa có dịng điện bé để xác định cấu hình vận hành hở LĐPP Điều cho kết gần suy luận từ kết tối ưu LĐPP kín để áp dụng cho hình tia Các nghiên cứu Im- Trích dẫn báo này: Triều T N, Anh T V, Tú V P Áp dụng phương pháp Backward/Forward cải tiến toán tối ưu lưới điện phân phối có kết nối nguồn điện phân tán Sci Tech Dev J - Eng Tech.; 2(2):105-115 105 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(2):105- 115 ran cs (2014) , Abdelaziz cs (2009) , Rao cs (2012) , Nguyen cs (2016) , Nguyen cs (2017) áp dụng thuật tốn tìm kiếm hài hịa (Harmony Search A lgorithm-HSA), thuật toán pháo hoa (Fireworks A lgorithm-FWA), thuật toán tìm kiếm cuckoo (Cuckoo Search A lgorithm-CSA), thuật tốn tối ưu bầy đàn (Particle Swarm Optimization-PSO) sử dụng tái cấu hình lúc với xác định vị trí dung lượng, phương pháp cho kết xác tối ưu tồn cục Hiện nay, có nhóm phương pháp để giải tốn tối ưu vị trí dung lượng DG có xét đến tái cấu hình với hàm mục tiêu giảm thiểu tổn thất công suất: phương pháp hueristic meta hueristic Hueristic thường cho kết rơi vào cực trị địa phương, meta hueristic cho kết cực trị toàn cục nên áp dụng rộng rãi tốn tối ưu LĐPP Thời gian tính tốn tối ưu tốn tối ưu tính phương trình (1) Thuật tốn tối ưu meta hueristis từ tài liệu tham khảo 2–7 trình bày tổng qt Hình 1, cơng cụ sử dụng tính tốn phân bố cơng suất Newton – Graphson (NT) Gauss – Seidel (Gauss) hay phương pháp phân bố công suất khác phương pháp Jacobi, Dishonest, GMRES, FDPF Tùy thuộc vào phương pháp tính phân bố cơng suất hiệu phương pháp tính khác Tuy nhiên, sử dụng cơng cụ tính tốn phân bố cơng suất lớn thời gian tính tốn chúng phụ thuộc vào ma trận tổng dẫn nút có khối lượng phần tử lớn nên dẫn đến thời gian giải toán tối ưu tăng theo Thời gian giải = Thời gian tính tổn thất cơng suất x Số cá thể x Số quần thể x Số lần lặp (1) Trong tốn tối ưu ngồi mục tiêu tối ưu tốn cần phải giảm thiểu tổng thời gian tính tốn để tốn đưa kết nhanh Để giảm thiểu thời gian tính tốn tối ưu tốn tối ưu vị trí dung lượng DG có xét đến tái cấu hình lưới điện cần phải giảm thiểu thời gian tính phân bố cơng suất LĐPP Các nghiên cứu tài liệu tham khảo 8,9 đề xuất sử dụng phương pháp Backward/Forward (BW/FW) thay cho NT Gauss nhằm giảm thiểu thời gian tính tốn đề xuất phù hợp với LĐPP hình tia cố định Điều thực không phù hợp cho tốn có xét đến tái cấu hình lưới điện Do đó, cần cải tiến phương pháp BW/FW để giảm thời gian tính tốn phân bố cơng suất cho hình tia thay đổi phù hợp tốn có xét đến tái cấu hình LĐPP Bài báo đề xuất áp dụng phương pháp BW/FW cải tiến làm công cụ tính tốn phân bố cơng suất thuật tốn meta hueristic nhằm tối ưu vị trí dung 106 lượng DG có cấu hình thay đổi Phương pháp đề xuất phát triển dựa vào phương pháp BW/FW trước sử dụng cho hình tia cố định, cải tiến để thay cho cơng cụ tính NT Gauss tốn tối ưu vị trí dung lượng DG có xét đến cấu hình lưới thay đổi nhằm giảm thiểu tổng thời gian giải toán Kết kiểm nghiệm phương pháp đề xuất áp dụng cho lưới điện phân phối 33 nút, 69 nút 119 nút cho thấy tính hiệu phương pháp PHƯƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT Phương pháp BW/FW cải tiến Nguyên lý hoạt động phương pháp BW/FW cải tiến sử dụng thơng qua việc tìm tất điện áp nút LĐPP Từ điện áp tính trực tiếp dịng điện, tổn thất trạng thái ổn định khác cho LĐPP hình tia thay cho phương pháp truyền thống nhằm giảm thời gian tính tốn BW tính dịng điện dịng cơng suất với điện áp cập nhật tính nút cuối nút gốc FW tính sụt áp với dịng điện hay dịng cơng suất cập nhật Điện áp nút cập nhật FW nút gốc đến nút cuối cùng, mơ tả Hình 8,9 Hình 2: Sơ đồ đơn tuyến Bước 1: Tiến hành đọc liệu đường dây tải, xác định loại nút có hệ thống Với quy ước: nút nguồn đặt nút số 2, nút tải đặt nút số Sau xác định xong, tiến hành tính tổn thất cơng suất đường dây liên kết với nút đó, xét nút (k+1) nút cuối lưới theo phương trình (2) Ploss (k, k + 1) = R(k,k+1) PLk+1 + Q2Lk+1 ; Qloss (k, k+1) Vdm P2 + Q2 = X(k, k+1)· Lk+1 k+1 Vdm (2) Với Ploss (k, k+1) , Qloss (k, k+1) tổn thất công suất tác dụng phản kháng đường dây đoạn từ nút k tới nút (k+1); R, X tổng trở tổng dẫn đường dây; PL(k+1) , QL(k+1) công suất tác dụng phản kháng phụ tải nút (k+1); Vm điện áp nguồn Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(2):105- 115 Sau tính xong tổn thất cơng suất tổn thất điện áp đường dây ta tiến hành cộng dồn tải tổn thất cơng suất nhánh vừa tính vào nút đầu nhánh tiến hành xóa bỏ liệu đường dây cắt đường dây khỏi lưới Quá trình tiếp tục thực gặp nút nguồn dừng lại, tức tổng số liên kết nút ′ PLk = PLk + PLk+1 + Ploss(k,k+1); ′ QLk = QLk + QLk+1 + Qloss(k,k+1) Hình 4: Hệ thống LĐPP có nút, nguồn (3) Bước 2: Tiến hành cập nhật lại liệu đường dây tải cộng dồn từ bước Xác định nút đầu lưới với điều kiện: nút nút loại có số liên kết lớn khơng Sau ta tiến hành tính tổn thất điện áp nhánh từ nút nguồn nút cuối lưới theo phương trình (4) Sau tính tổn thất điện áp nhánh ta tính điện áp nút theo phương trình (4), với Vk , Vk+1 điện áp nút thứ k (k+1);V(k, k+1) tổn thất điện áp nối từ nút k tới nút (k+1) Vloss (k+1) ′ ′ · Rk,k+1 + QLk+1 · Xk,k+1 P ; = Lk+1 Vk Vk+1 = Vk − Vloss (k,k+1) (4) Bước 3: Sau có điện áp nút công suất nút tải cộng dồn bước 1, tiến hành tính lại xác tổn thất cơng suất nhánh từ nút gốc đến nút cuối phương trình (5) Sau tính tổn thất cơng suất xác nhánh ta tiến hành tính tổn thất cơng suất tồn lưới điện theo phương trình (6) Trường hợp có thêm máy phát tụ bù tính phương trình (7) ′ Hình 5: Tính tổn thất cơng suất cho nhánh 5-6 Ploss (k,k+1) ′ 2 PLk+1 + QLk+1 ; = R(k,k+1) · Vk ′ ′ P +Q ′ Qloss (k,k+1) = X(k,k+1)· Lk+1 Lk+1 Vk ′ phối hình tia có cấu hình thay đổi Ở xét LĐPP có nút với nút nguồn nút 2, 3, 4, 5, tải trình bày Hình Các bước tính tốn phân bố cơng suất LĐPP hình tia sau: Bước 1: Tính tổn thất cơng suất tổn thất điện áp nhánh chạy từ nút cuối nút gốc Ở đây, xác định nút nút nguồn nút 6, nút 4, nút nút cuối Như chọn nút (có thể chọn nút nút 3) để bắt đầu tính dần nút gốc Tính tổn thất cơng suất Ploss(5,6) nhánh 5-6, sau tính xong tổn thất nhánh 5-6 ta tiến hành cộng dồn tải vào nút 5: P’5 = P5 +P6 + Ploss(5,6) ; Q’5 = Q5 +Q6 +Qloss(5,6) Sau dồn tải tiến hành xóa liệu nhánh 5-6 vừa tính Tiếp tục tính tổn thất cơng suất nhánh 2-5, sau cộng dồn vào nút xóa liệu nhánh vừa tính ′ (5) ′ ∆Ploss = ∆P1 + · · · + ∆Pk+1 ; ′ ′ ′ ∆Qloss = ∆Q1 + + ∆Qk+1 (6) Đối với trường hợp máy phát điện, công suất nút: P′nut = Pnit − PG ; Q′nit = Qnit − QG Đối với trường hợp tụ bù, công suất nút : ( ) Vnu′ i Q′nit = Qnit − Qbii Vdm (7) (8) Hình lưu đồ tính tốn phân bố cơng suất phương pháp BW/FW cải tiến cho lưới điện phân Tương tự tính cho nhánh 2-4, 2-3 1-2 lại nút gốc Hình Hình biểu diễn áp dụng BW tính tổn thất cơng suất tổn thất điện áp tính từ nút (nút cuối) nút (nút đầu) Từ kết tính tổn thất điện áp đoạn lưới 1-2 Bước 2: Tiến hành cập nhật lại giá trị đường dây công suất nút phụ tải cộng dồn, Hình Sau cập nhật lại giá trị đường dây ta tiến hành tính tổn thất điện áp nhánh điện áp nút lưới Từ tổn thất điện áp đoạn lưới 1-2, 2-3, 2-4, 2-5, 5-6 ta có điện áp nút 2, nút 3, nút 4, nút 5, nút Bước 3: Sau có điện áp nút công suất nút tải cộng dồn bước 1, tiến hành tính lại xác tổn thất cơng suất 107 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 2(2):105- 115 Hình 3: Lưu đồ tính phân bố công suất phương pháp BW/FW cải tiến Hình 6: Tính tổn thất cơng suất cho nhánh 1-2 108 nhánh từ nút gốc đến nút cuối Hình Tương tự tính tổn thất công suất nhánh 2-4, 2-3, 2-5, 5-6 Từ kết tính tổng tổn thất cơng suất tồn LĐPP Việc tính tốn từ nút cuối nút nguồn nhằm tìm giá trị ban đầu tổn thất công suất đoạn lưới, nhiên giá trị chưa xác chưa xác định điệ n áp xác nút Để tìm xác giá trị điện áp nút tổn thất lưới cần phải tính lại giá trị cập nhật từ nút nguồn Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(2):105- 115 - Điều kiện ràng buộc: xác định vị trí khóa mở, vị trí, dung lượng để tổn thất công suất bé + Giới hạn công suất phát DG: PDqi,min ≤ PDG,i ≤ PDqi,max với = 1, 2, , NDG Hình 7: Cập nhật lại giá trị LĐPP tính tổn thất điện áp nhánh 1-2 đến nút cuối Trong đó: PDgi,min PDgi,max giới hạn công suất nhỏ lớn DG thứ i; PDG,i công suất phát DG thứ i; NDG số lượng DG kết nối LĐPP + Giới hạn dòng điện nhánh điện áp nút: |Ii | ≤ Ii,max , với i = 1, 2, , Nbus Áp dụng BW/FW cải tiến vào thuật toán PSO để tối ưu vị trí dung lượng DG LĐPP Để giải tốn tối ưu vị trí dung lượng DG có xét đến tái cấu hình LĐPP cần phải giải liên tục tốn với biến: vị trí, dung lượng DG, khóa điện mở để đảm bảo vận hành hình tia với mục tiêu giảm thiểu tổn thất công suất LĐPP, Hình trình bày LĐPP hình tia có tham gia DG Hình 8: LĐPP hình tia có tham gia DG - Tổn thất công suất hệ thống tổng tổn thất nhánh bé nhất: (10) (11) V(i,min) ≤ ∨Vi ∨ ≤ V(i,max) , với i = 1, 2, , Nbus (12) Trong đó: Nbus số nút lưới điện; Ii,max giới hạn dòng điện nhánh thứ i; Vi,min Vi,max giới hạn điện áp nút nhỏ lớn cho phép Phương pháp đề xuất áp dụng BW/FW cải tiến cơng cụ tính tổn thất cơng suất thuật tốn PSO 10 nhằm giảm thiểu thời gian tính tốn sử dụng vịng lặp tìm kiếm cấu hình tính tốn có thay đổi cấu hình LĐPP, Hình Thuật toán PSO tập hợp giải pháp tiềm gọi cá thể khởi tạo ngẫu nhiên, cá thể có giá trị fitness (mục tiêu), đánh giá hàm mục tiêu để tối ưu hóa hệ Phương trình cập nhật vận tốc : ( ) Vk+1 = wvki + c1 rand1 x pbest1 − xki i ( ) (13) +c2 rand2 x gbest1 − xki Phương trình cập nhật vị trí : xk+1 = xki + Vk+1 i i (14) Nbr Ploss = ∑ ki △Pi i=1 Nnr = ∑ ki Ri |Ii |2 i=1 Nbr = ∑ ki Ri i=1 Pi2 + Q2i Vi2 (9) Trong đó: ∆Pi : tổn thất cơng suất tác dụng nhánh thứ i; Nbr : tổng số nhánh; Pi , Qi : công suất tác dụng công suất phản kháng nhánh thứ i; Vi , Ii : điện áp nút kết nối nhánh dòng điện nhánh thứ i; Ploss : tổn thất công suất tác dụng hệ thống; ki : trạng thái của khóa điện, ki = 0, khóa điện thứ i mở ngược lại Trong đó: Mỗi cá thể vòng lặp k vớ ivi k = (vk i1, vk i2, , vk In ); Vi k+1 : vận tốc cá thể i vòng lặp k+1; w : trọng lượng quán tính ảnh hưởng nhiều đến độ hội tụ PSO, sử dụng để kiểm soát tác động vận tốc cũ cá thể; c j hệ số gia tốc, j=1,2; randI : số ngẫu nhiên 1; xi k = (xk i1, xk i2 , xk iN ): vị trí cá thể i vòng lặp k pk besti = ( Pk besti1 , Pk besti2 Pk bestiN ): giải pháp tốt cá thể i vòng lặp k gbest : Vị trí cá thể tốt tồn quần thể xi k+1 : vị trí cá thể i vịng lặp k+1 109 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 2(2):105- 115 Hình 9: Lưu đồ giải thuật PSO sử dụng cơng cụ BW/FW tính phân bố cơng suất KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Lưới điện phân phối 33 nút, nguồn LĐPP 33 nút, bao gồm 37 nhánh, 32 khóa điện thường đóng khóa mở : 33; 34 ; 35 ; 36 ; 37 Hình 10, tổng công suất P=3715 kW Q =1800 kVar Kết điện áp hệ thống sau mơ phương pháp tính phân bố cơng suất: BW/FW, NT Gauss trình bày Bảng Phương pháp đề xuất triển khai phần mềm Matlab máy tính cá nhân với CPU Intel Core i3 4160 @ 3.6GHz, CPU, 8GB, Windows SP1 (64-bit) Kết tính tốn từ ba phương pháp BW/FW, N T Gauss cho lưới điện phân phối 33 nút trình bày Bảng Tổng tổn thất cơng suất tồn lưới điện phương pháp đề xuất có kết tương đương với phương pháp NT kiểm tra phần mềm PSS – ADEPT cho kết tương tự Kết cho thấy phương pháp đề xuất có độ xác cao, hội tụ nhanh cho thấy phương pháp BW/FW cải tiến phù hợp có khả ứng dụng cao 110 Hình 10: Lưới điện phân phối 33 nút Lưới điện ban đầu với khóa mở 33; 34; 35; 36; 37 có tổn thất 202,68 kW, điện áp thấp nút 18 có điện áp 0,9108 pu Sau sử dụng giải thuật PSO để tiến hành tối ưu vị trí dung lượng khóa mở lưới điện trình tái cấu hình Chương trình cập nhật lại liệu ma Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 2(2):105- 115 Bảng 1: So sánh phương pháp tính phân bố công suất Phương pháp BW/FW NT Gauss 3 548 0,3987 0,5703 1,1394 154,8+ 103j 155+ 103j 151+ 100j 3869,8+1903j 3870+1903j 3866+1900j Số lần lặp Thời gian (s) Tổng tổn thất công suất ( kVA) Công suất nguồn (kVA) Bảng 2: So sánh kết thực với phương pháp LĐPP 33 nút Phương pháp Phương pháp đề xuất GA HSA FWA CSA Vị trí DG (nút) 18; 25; 32; 8; 25 32; 31; 33 32; 29; 18 18; 25; 0,8968; 1,4381, 0,9646; P∑=3,299 0,8234; 1,1047; 1,1074; P∑=3,036 0,5258, 0,5586; 0,5840; P∑=1,6684 0,5367; 0,6158; 0,5315; P∑=1,68 0,8968; 1,4381; 0,9646; P∑=3,299 Khóa mở 33; 34; 11; 31; 28 33; 34; 11; 30; 28 7; 14; 10; 32; 28 7; 14; 11; 32; 28 33; 34; 11; 31; 28 ∆P (kW) 53,22 53,56 73,05 67,11 53,21 Umin (p.u.) 0,9805 0,9685 0,9700 0,9713 0,9806 Thời gian (s) 28 52,5 46 48 45 PDG(MW) trận đường dây, sau đưa vào giải thuật để tiến hành tính phân bố cơng suất Từ đó, thuật toán so sánh lọc liệu ma trận đường dây để tạo ma trận với tồn khóa đóng với cấu trúc lưới hình tia Kết so sánh với số phương pháp trình bày Bảng cho thấy thành phần tổn thất cơng suất, phương pháp đề xuất có cấu hình lưới với tổn thất cơng suấ t 53,22 kW tương đương với phương pháp CSA GA thấp so với HSA FWA 73,05 kW 67,11 kW Trong khi, điện áp nhỏ nút hệ thống tương đương Đối với thờ i gian tính tốn cấu hình máy tính phương pháp đề xuất cho kết tổng thời gian tính tốn 28 giây thấp so với phương pháp khác Lưới điện phân phối 69 nút, nguồn LĐPP 69 nút có 73 nhánh, khóa điện mởvà tổng cơng suất P= 3,802 MW Q = 3,696 Mvar Sơ đồ đơn tuyến Hình 11 Trong điều kiện vận hành bình thường khóa điện 69; 70; 71; 72 73 mở có tổn thất 224,89 kW, điện áp thấp nút 18 có điện áp 0,9092 pu Kết tính tốn trình bày Bảng 3, sau thực tối ưu vị trí cơng suất DG cấu hình vận hành hở tối ưu kết tổn thất cơng suất giảm từ cấu hình ban đầu 224,89 kW xuống 40,47kW biên độ điện áp nút thấp cải thiện từ 0,9092 đến 0,9872 p.u Phương pháp đề xuất cho thấy có kết với phương pháp CSA vị trí, dụng lượng DG khóa mở Kết tính tốn cho thấy tổn thất cơng suất thu phương pháp tương đương khác thời gian tính tốn cho phương pháp đề xuất 68 giây nhỏ so với phương pháp khác tính tốn cấu hình máy tính Lưới điện phân phối 119 nút, nguồn LĐPP 119 nút có 118 khóa điện, 119 nút 15 khóa mở s118; s 119; s 120; s 121; s 122; s 123; s 124; s 125; s 126; s 127; s 128; s 129; s130; s 131; s132 trình bày Hình 12 với tổng cơng suất 22709,7 kW 17041,1 kVAr Kết tính tốn so sánh với phương pháp CSA trình bày Bảng cho thấy phương pháp đề xuất có kết vị trí, dụng lượng DG khóa mở tổn thất cơng suất tương đương với phương pháp CSA Thời gian tính tốn cấu hình máy tính phương pháp đề xuất thấp so với phương pháp CSA, phương pháp đề xuất cho kết tính tốn với thời gian 156 giây CSA cho kết tính tốn với thời gian 2478 giây 111 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 2(2):105- 115 Hình 11: Lưới điện phân phối 69 nút Bảng 3: So sánh kết thực với phương pháp LĐPP 69 nút Phương pháp đề xuất GA HSA FWA CSA 61; 62; 65 50; 21; 61 61; 60; 62 61; 62 ; 65 1; 62; 65 1,752; 0,1566; 0,4092 P∑ = 2,3152 0,7431; 0,6778; 1,6224 P∑ =3,0433 1,0666; 0,3525;0,4257 P∑ =1,8448 1,1272; 0,2750; 0,4159 P∑ =1,8181 1,7496; 0,1566; 0,4090 P∑ = 2,3152 Khóa mở 69; 70; 12; 58; 61 69; 70; 12; 55; 62 69; 17; 13; 58; 61 69; 70; 13; 55; 63 69; 70; 12; 58; 61 ∆P (kW) 40,47 39,332 40,3 39,25 40,49 Umin (p.u.) 0,9872 0,9841 0,9736 0,9796 0,9873 68 1021,42 1005,6 988 978,5 Vị trí DG (nút) PDG (MW) Thời gian (s) Bảng 4: So sánh kết thực với phương pháp LĐPP 119 nút Phương pháp đề xuất GA HSA FWA CSA 50; 109; 73 52; 106; 70 50; 106; 70 52; 109; 71 50; 109; 73 PDG (MW) 2,5321; 3,6818; 3,6043; P∑= 9,8182 2,6613; 3,5943; 3,7683; P∑= 10,0241 2,0241; 3,0572; 3,2154; P∑= 8,2967 2,1322; 3,1073; 3,0542; P∑= 8,2937 2,5331; 3,6819; 3,7043; P∑= 9,9193 Khóa mở 42; 25; 22; 121; 122; 58; 39; 125; 70; 127; 128; 81; 130; 131; 33 42; 25; 21 ; 121; 122; 58; 41; 125; 71; 127; 128; 80; 130; 131; 33 42; 25; 22; 121; 122; 59; 40; 125; 71; 127; 128; 81; 130; 131; 32 42; 25; 22; 121; 122; 58; 41; 125; 70; 127; 128; 81; 130; 131; 33 42; 25; 22; 121; 122; 58; 39; 125; 70; 127; 128; 81; 130; 131; 33 ∆P (kW) 590,12 588,54 596,26 578,45 586,24 Umin (p.u.) 0,9766 0,9742 0,9604 0,9652 0,9644 156 2526 2496 2484 2478 Vị trí DG (nút) Thời gian (s) 112 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 2(2):105- 115 Hình 12: Lưới điện phân phối 119 nút THẢO LUẬN Từ kết thử nghiệm lưới điện 33 nút, 69 nút 119 nút cho thấy thời gian tính sử dụng cơng cụ tính phân bố cơng suất BW/FW cải tiến giảm xuống đáng kể so với cơng cụ tính phân bố cơng suất NT hay Gauss thuật tốn meta hueristic Thời gian tính phương pháp đề xuất so với phương pháp CSA trình bày Hình 13 cho thấy tính hiệu phương pháp đề xuất KẾT LUẬN Từ kết so sánh phương pháp đề xuất với số giải thuật tối ưu khác thấy phương pháp đề nghị thực tối ưu vị trí cơng suất DG kết hợp với xác định cấu trúc vận hành LĐPP giải thuật PSO với cơng cụ tính phân bố cơng suất phương pháp BW/FW cải tiến phương pháp khả thi để thực tối ưu lưới điện liên quan đến DG cấu trúc vận hành LĐPP Phương pháp BW/FW cải tiến tính tốn phân bố cơng suất có nguyên lí hoạt động đơn giản, độ xác cao thời gian hội tụ nhanh so với phương pháp truyền thống khác Vì vậy, tương lai phương pháp BW/FW cải tiến thay phương pháp NT Gauss việc tính phân bố cơng suất để rút ngắn thời gian tính phân bố cơng suất gi tổng thời gian tính tốn tốn tối ưu LĐPP hình tia có cấu hình thay đổi ĐĨNG GĨP CỦA TÁC GIẢ Tơn Ngọc Triều: xây dựng giải thuật, chạy phần mềm, viết thảo, viết đánh giá chỉnh sửa Trương Việt Anh: đề xuất ý tưởng, viết đánh giá chỉnh sửa Vũ Phan Tú: đề xuất ý tưởng, viết đánh giá chỉnh sửa XUNG ĐỘT LỢI ÍCH Các tác giả báo khơng có xung đột lợi ích TỪ VIẾT TẮT DG: Nguồn điện phân tán (Distributed Generations) BW/FW: Phương pháp Backward/Forward NT: Phương pháp Newton – Graphson Gauss: Phương pháp Gauss – Seidel LĐPP: Lưới điện phân phối GA: Thuật toán di truyền (Genetic Algorithm) 113 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 2(2):105- 115 Hình 13: Thời gian tính tốn phương pháp đề xuất CSA HSA: Thuật tốn tìm kiếm hài hịa (Harmony Search Algorithm) PSO: Thuật toán tối ưu bầy đàn (Particle Swarm Optimization) CSA: Thuật tốn tìm kiếm cuckoo (Cuckoo Search Algorithm) FWA: Thuật toán pháo hoa (Fireworks Algorithm) FDPF: Phương pháp p hân tích nhanh dịng cơng suất (Fast Decoupled Power Flow) GMRES: Phương pháp dư lượng tối thiểu tổng quát (Generalized Minimal Residual) IEEE: Viện kỹ nghệ Điện Điện Tử (Institute of Electrical and Electronics Engineers) TÀI LIỆU THAM KHẢO Siano P, Sarno D Assessing the benefits of residential demand response in a real time distribution energy market Appl Energy 2016;161:533–551 Imran AM, Kowsalya M, Kothari DP Electrical Power and Energy Systems A novel integration technique for optimal network reconfiguration and distributed generation placement in power distribution networks Int J Electr POWER ENERGY Syst 2014;63:461–472 114 Linh NT, Thuận NT, Triều TN Tối ưu vị trí cơng suất nguồn điện phân tán có xét đến tái hình cấu hình lưới điện phân phối 2017;p 5–14 Abdelaziz AY, Mohammed FM, Mekhamer SF, Badr MAL Distribution Systems Reconfiguration using a modified particle swarm optimization algorithm Electr Power Syst Res 2009;79:1521–1530 Rao RS, Ravindra K, Satish K, Narasimham SVL Power Loss Minimization in Distribution System Using Network Reconfiguration in the Presence of Distributed Generation IEEE Trans Power Syst 2012;28(1):1–9 Nguyen TT, Truong AV, Phung TA A novel method based on adaptive cuckoo search for optimal network reconfiguration and distributed generation allocation in distribution network Int J Electr Power Energy Syst 2016;78:801–815 Nguyen TT, Nguyen TT, Truong AV, Nguyen QT, Phung TA Multi-objective electric distribution network reconfiguration solution using runner-root algorithm Appl Soft Comput J 2017;52:93–108 Rupa JAM, Ganesh S Power Flow Analysis for Radial Distribution System Using Backward / Forward Sweep Method 2014;8(10):1628–1632 Augugliaro A, Dusonchet L, Favuzza S, Ippolito MG, Sanseverino ER A backward sweep method for power flow solution in distribution networks Int J Electr Power Energy Syst 2010;32(4):271–280 10 Zhou Y, Li Z, Zhou H, Li R The application of PSO in the power grid : A review The Application of PSO in the Power Grid : A Review, no July; 2016 Science & Technology Development Journal – Engineering and Technology, 2(2):105- 115 Research Article Open Access Full Text Article Applying improved Backward/Forward method in optimizing power distribution connected DG Trieu Ngoc Ton1,2 , Anh Viet Truong1 , Tu Phan Vu3 ABSTRACT Use your smartphone to scan this QR code and download this article In recent years, there is robust development of distributed generations (DG) connected into the electrical system Thus, The issues such as the optimization problem of the position and capacity of power distribution sources has taken into account the re-configuration on the electricity distribution system to minimize the total Power loss on the ray distribution grid as well as minimizing the total calculation time which is an essential requirement This paper proposes enhancement Backward/Forward method which is change for Newton - Graphson and Gauss - Seidel methods are being used We used PSO optimization algorithm accompanied by power distribution calculation tool which is Backward/Forward method to calculate the power distribution in the optimsize location and capacitance of Distributed Generations considering the re-configuration of the electrolytic grid The algorithm has been simulated on three IEEE ray power distribution systems which includes types of power grids: 33-node power distribution system, 69 nodes and 119 nodes Simulation result presents that our proposal improves the performance of distribution grid system and better than some other algorithms Key words: Backward/Forward, Newton-Graphson, Gauss-Seidel, Distributed generations (DG), Power distribution system, Re-configuration HCMC University of Technology and Education, Ho Chi Minh City Thu Duc College Of Technology, Ho Chi Minh City Vietnam National University, Ho Chi Minh City Correspondence Trieu Ngoc Ton, HCMC University of Technology and Education, Ho Chi Minh City Thu Duc College Of Technology, Ho Chi Minh City History • Received: 08-4-2019 • Accepted: 22-7-2019 • Published: 05-9-2019 DOI : Copyright © VNU-HCM Press This is an openaccess article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International license Cite this article : Ngoc Ton T, Viet Truong A, Phan Vu T Applying improved Backward/Forward method in optimizing power distribution connected DG Sci Tech Dev J – Engineering and Technology; 2(2):105-115 115 ... thời gian giải toán Kết kiểm nghiệm phương pháp đề xuất áp dụng cho lưới điện phân phối 33 nút, 69 nút 119 nút cho thấy tính hiệu phương pháp PHƯƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT Phương pháp BW/FW cải tiến Nguyên... cho kết tương tự Kết cho thấy phương pháp đề xuất có độ xác cao, hội tụ nhanh cho thấy phương pháp BW/FW cải tiến phù hợp có khả ứng dụng cao 110 Hình 10: Lưới điện phân phối 33 nút Lưới điện. .. bố cơng suất phương pháp BW/FW cải tiến phương pháp khả thi để thực tối ưu lưới điện liên quan đến DG cấu trúc vận hành LĐPP Phương pháp BW/FW cải tiến tính tốn phân bố cơng suất có ngun lí hoạt