Trong lưới điện phân phối, bài toán tái cấu trúc lưới điện theo sự thay đổi của phụ tải với mục tiêu giảm tổn thất công suất đã phần nào làm giảm được chi phí vận hành của lưới điện, tuy nhiên sẽ ảnh hưởng đến độ tin cậy cung cấp điện của phụ tải. Do đó trong nghiên cứu này, nhóm tác giả trình bày phương pháp sử dụng thuật toán Artificial Bee Colony (ABC) cho bài toán tái cấu trúc lưới điện với hàm mục tiêu của bài toán là giảm chi phí vận hành và chi phí ngừng cấp điện trên lưới điện phân phối. Thuật toán Artificial Bee Colony (ABC) là một trong những thuật toán tối ưu toàn cục được phát triển bởi Karaboga vào năm 2009. Giải thuật này dựa trên việc nghiên cứu các hành vi bầy đàn của đàn ong trong quá trình lấy mật. Hiệu quả của phương pháp đề xuất được kiểm tra trên lưới điện mẫu của IEEE, kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng ABC cho bài toán tái cấu trúc đáng tin cậy có tính hiệu quả.
SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 ÁP DỤNG ARTIFICIAL BEE CONOLY (ABC) CHO BÀI TOÁN TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN VỚI HÀM MỤC TIÊU CỰC TIỂU CHI PHÍ VẬN HÀNH VÀ CHI PHÍ NGƯNG CẤP ĐIỆN APLICATON ARTIFICIAL BEE CONOLY FOR RECONFIGURE DISTRIBUTION NETWORK FOR MINIMUM FUNCTION OPERATING COSTS AND COSTS OF POWER SUPPLY Nguyễn Tùng Linh1,*, Trương Việt Anh2, Nguyễn Ngọc Quý3 TÓM TẮT Trong lưới điện phân phối, toán tái cấu trúc lưới điện theo thay đổi phụ tải với mục tiêu giảm tổn thất công suất phần làm giảm chi phí vận hành lưới điện, nhiên ảnh hưởng đến độ tin cậy cung cấp điện phụ tải Do nghiên cứu này, nhóm tác giả trình bày phương pháp sử dụng thuật tốn Artificial Bee Colony (ABC) cho toán tái cấu trúc lưới điện với hàm mục tiêu toán giảm chi phí vận hành chi phí ngừng cấp điện lưới điện phân phối Thuật toán Artificial Bee Colony (ABC) thuật tốn tối ưu tồn cục phát triển Karaboga vào năm 2009 Giải thuật dựa việc nghiên cứu hành vi bầy đàn đàn ong trình lấy mật Hiệu phương pháp đề xuất kiểm tra lưới điện mẫu IEEE, kết nghiên cứu cho thấy việc sử dụng ABC cho toán tái cấu trúc đáng tin cậy có tính hiệu Từ khóa: Lưới điện phân phối; tổn thất công suất; độ tin cậy, thuật toán ABC, tái cấu trúc lưới điện ABSTRACT The distribution network, the problem of grid restructuring according to the change of load to reduce power loss has partly reduced the operation cost of the grid but will affect to the power supply reliability of the load Therefore, in this study, we present the method of using Artificial Bee Colony (ABC) algorithm for the problem of grid restructuring with the objective function of the problem is to reduce operating costs and stop costs electricity on the distribution grid The Artificial Bee Colony (ABC) algorithm is one of optimization algorithms developed by Karaboga in 2009 This algorithm is based on the study of the herd behavior of bees during honey collection The effectiveness of the proposed method was tested on the sample grid of IEEE, the research results gave reliable results showing the use of ABC for the restructuring problem Keywords: Distribution network; power loss; reliability; ABC algorithm, reconfiguration distribution network Trường Đại học Điện lực Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội * Email:linhnt@epu.edu.vn Ngày nhận bài: 10/3/2020 Ngày nhận sửa sau phản biện: 20/5/2020 Ngày chấp nhận đăng: 24/6/2020 Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn GIỚI THIỆU Lưới điện phân phối (LĐPP) làm nhiệm vụ cung cấp điện đến phụ tải tiêu thụ, thiết kế kín vận hành hở có nhiều ưu điểm so với vận hành kín dễ dàng bảo vệ lưới, dòng cố nhỏ, dễ dàng điều chỉnh điện áp phân bố công suất, nhiên vận hành mức điện áp thấp dịng điện lớn, LĐPP thường có tổn thất cơng suất độ sụt áp lớn [1] Hàng năm tổn thất công suất lưới điện phân phối chiếm khoảng - 6,5%, việc giảm tổn cơng suất LĐPP nhiệm vụ quan trọng Trong thực tế mục tiêu toán tái cấu trúc lưới điện phân phối tìm cấu trúc lưới điện có lợi ích mặt kinh tế lớn đảm bảo mặt kỹ thuật để lưới điện phân phối vận hành ổn định điều kiện vận hành bình thường cố Những lợi ích mặt kinh tế bao gồm chi phí tổn thất lưới điện, chi phí chuyển tải (đóng cắt khóa điện) chi phí thiệt hại khách hàng bị ngừng cung cấp điện, chi phí khơng bán điện cơng ty điện lực Việc ngừng (gián đoạn) cung cấp điện cho khách hàng công ty điện lực không bán điện phụ thuộc nhiều vào độ tin cậy cung cấp điện phần tử tạo nên cấu trúc lưới điện phân phối Điều thể qua tiêu độ tin cậy cung cấp điện lưới phân phối ENS (thiếu hụt lượng điện) Như vậy, tìm lời giải cho toán tái cấu trúc lưới để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện tìm cấu trúc lưới phân có chi phí vận hành chi phí ngừng cung cấp điện bé Bài toán tái cấu trúc LĐPP đề xuất lần đầu vào năm 1975 Merlin Back [2] Civanlar cộng [3] sử dụng phương pháp trao đổi nhánh để giảm tổn thất công suất dựa việc chọn lựa cặp khóa điện Shirmohammadi Hong [4] đề xuất phương pháp tái cấu trúc giảm tổn thất công suất dựa phương pháp Merlin Back Tiếp theo hướng nghiên cứu tập trung vào việc áp dụng thuật toán (genetic algorithm - GA) [5-7], thuật toán tối ưu bầy đàn (Particle Swarm Optimization - PSO) [8-10], (Fireworks Algorithm - FWA) [11], thuật tốn tìm kiếm Tabu Vol 56 - No (June 2020) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY KHOA HỌC CÔNG NGHỆ P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 cải tiến (Improved Tabu Search - ITS hay Modified Tabu Search - MTS) [12, 13], (Harmony Search Algorithm - HSA) [12], thuật toán cạnh tranh đế quốc cải tiến (Improved Adaptive Imperialist Competitive Algorithm - IAICA) [12] cho toán tái cấu trúc lưới điện Đây phương pháp thường tiếp cận ngẫu nhiên mà khơng có u cầu đặc biệt tính liên tục hàm mục tiêu hiệu việc xử lý tốn tối ưu có ràng buộc [12] Tuy nhiên, thuật toán heuristic tổng quát vấn đề cần quan tâm chúng rơi vào cực trị địa phương thay tồn cục số thuật tốn lại u cầu số lượng lớn thông số cần điều chỉnh trình thực Vì vậy, lĩnh vực việc ngăn ngừa hội tụ sớm vào cực trị địa phương thuật toán heuristic tổng quát thu hút nhiều quan tâm nhiều tác giả [12] Bài báo sử dụng thuật toán ABC cho toán tối ưu hàm mục tiêu giảm chi phí vận hành chi phí ngưng cấp điện Hiệu ABC cho toán tái cấu trúc kiểm tra lưới điện mẫu IEEE Kết nghiên cứu cho thấy việc áp dụng thuật toán ABC cho kết tin cậy tìm cấu trúc tối ưu cho tốn đặt MƠ HÌNH BÀI TỐN Một cấu trúc LĐPP tái cấu trúc cách mở khóa phân đoạn đóng khóa chuyển mạch cho cấu trúc lưới điện hình tia tất khách hàng được cung cấp điện Do dịng cơng suất qua nút, tổn thất công suất độ tin cậy lưới điện phân phối thay đổi Tái cấu trúc LĐPP thường thực để giảm tải đường dây, máy biến áp, giảm tổn thất công suất nâng cao độ tin cậy cung cấp điện gọi giảm chi phí ngưng cấp điện Cost = C m ∑ ∆P t = C m ∑ t (4) đó: ∆P : tổn thất công suất tác dụng thời điểm ij P , Q : công suất tác dụng công suất phản kháng nhánh thứ i V : điện áp nút kết nối nhánh nhánh thứ i Hình Đồ thị phụ tải hàng ngày lưới điện mùa Điều kiện ràng buộc mà lưới điện phân phối phải thỏa mãn điện áp dịng điện phải trì giới hạn cho phép V, ≤ |V | ≤ V , (5) |I| ≤ I, (6) Lưu đồ tính chi phí vận hành LĐPP mùa hình 2.1 Chi phí vận hành lưới điện phân phối Giả sử sơ đồ đơn tuyến phát tuyến có dạng hình P0,Q0 P1,Q01 PL1,QL1 i+1 i i-1 Pi-1,Qi-1 PL1-1,QL1-1 Pi,Qi PLi,QLi n Pi+1,Qi+1 PL1+1,QL1+1 Pn,Qn Pn,Qn Hình Sơ đồ đơn tuyến phát tuyến Công suất tác dụng công suất phản kháng chạy nhánh (i+1) tính theo cơng suất gần sau: P =P −P Q =Q −Q −R , −X, (1) (2) Tổn thất công suất tác dụng phần đường dây nút i nút i +1: ∆P( , ) =R, (3) Giả sử công suất phản kháng công suất phụ tải đồ thị phụ tải hình Hàm chi phí vận hành cho LĐPP mùa năm Tạp chí KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ● Tập 56 - Số (6/2020) Hình Thuật tốn tính chi phí vận hành mùa /năm Các bước thực sau: Bước 1: Đọc giá trị công suất tác dụng công suất phản kháng từ đồ thị phụ tải Bước 2: Giải tốn phân bố cơng suất theo phương pháp Newton Rapshon thời gian tj Bước 3: Kiểm tra xem phân bố công suất thời điểm tj = 24 chưa? Nếu chưa quay lại bước 2, tính chi phí vận hành lưới điện Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 Bước 8: Tính chi phí ngừng điện cấu trúc điện hữu 2.2 Chi phí ngừng cung cấp điện Xét lưới điện đơn giản có nguồn hình λ1,,T sc1 λ2,,Tsc2 P1 +jQ01 P2+jQ021 Hình Sơ đồ mạng nguồn hai phụ tải Giả sử đoạn lưới có thiết bị phân đoạn, thời gian điện phụ tải: T đ =λ T T đ =λ T +T đ hay T đ = λ T + T đ (7) Trong đó, λi, Tsci, Tmđi-1 cường độ cố, thời gian cố nút thứ i thời gian ngừng điện từ nguồn, máy cắt tới nút thứ i - Điện không cung cấp điện cho khách hàng lúc là: A =T đ P +T đ P (8) Bài tốn tính chi phí ngừng điện lưới điện phân phối tính thơng qua chi phí thiệt hại cố gây cho khách hàng bị gián đoạn cung cấp điện: Cost = C A = C ∑ P λ T (9) đó: n số phụ tải lưới điện C đơn giá điện ngừng cung cấp điện, hay gọi đơn giá vi phạm hợp đồng cung cấp điện phụ tải thứ i ($/kwh), đơn giá thường cao gấp nhiều lần so với đơn giá bán điện thông thường C0 A lượng điện không cung cấp cho khách hàng P công suất tác dụng nút thứ i (kW) Tsci thời gian sửa chữa phụ tải thứ i (h) λsci cường độ cố nút tải thứ tuyến dây (lần/năm) Mô tả bước thuật tốn tính chí phí ngừng cung cấp điện (hình 5) sau: Bước 1: Nhập thông số lưới điện (thông số nút, nhánh, cường độ thời gian cố) Bước 2: Nhập cấu trúc lưới điện hình tia (Cấu trúc thay đổi cách thay đổi khóa điện liên kết) Bước 3: Tạo tập nguồn tập tải từ cấu trúc lưới điện Bước 4: Tạo tập kết nối nguồn, tập tải từ cấu trúc lưới điện Bước 5: Thời gian ngừng điện kết nối Bước 6: Chuyển tập tải vừa chọn (nút thứ i) sang tập nguồn Bước 7: Kiểm tra lưới điện có phải hình tia khơng? - Nếu sai loại kết nối tạo từ nguồn cập nhật quay trở lại bước thực lại - Nếu nhảy đến thực bước Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Hình Thuật tốn tính chi phí ngừng điện cho cấu trúc 2.3 Hàm mục tiêu tốn Từ mục tiêu tốn giảm chi phí vận hành chi phí ngừng cung cấp điện khách hàng ta đưa hàm mục tiêu cho tốn tái cấu trúc lưới có xét đến độ tin cậy cung cấp điện sau: COST = min{Cost + Cost } = α C ∑ ΔP t m + C ∑ P λ T } (10) đó: m số ngày khảo sát năm P công suất tiêu thụ nút thứ i (kW) ∆P tổng tổn thất công suất lưới điện thời điểm thứ j t thời gian khảo sát ngày Tsci thời gian sửa chữa phụ tải thứ i (h) Vol 56 - No (June 2020) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY KHOA HỌC CÔNG NGHỆ P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 λsci cường độ cố nút tải thứ tuyến dây (lần/năm lần/mùa) C đơn giá bán điện thông thường phụ tải thứ i ($/kWh) C đơn giá bán điện ngừng cung cấp phụ tải thứ i ($/kWh) α , α trọng số chọn lựa hàm mục tiêu ĐỀ XUẤT ÁP DỤNG GIẢI THUẬT ABC CHO BÀI TOÁN TÁI CẤU TRÚC LĐPP VỚI HÀM MỤC TIÊU GIẢM CHI PHÍ VẬN HÀNH VÀ CHI PHÍ NGƯNG CẤP ĐIỆN Đề xuất áp dụng giải thuật ABC cho toán tái cấu trúc với hàm mục tiêu giảm chi phí vận hành chi phí ngưng cấp điện 3.1 Giới thiệu thuật toán ABC Thuật toán đàn ong nhân tạo (ABC), đề xuất Karaboga để tối ưu hóa vấn đề số [13], mô hành vi tìm kiếm thơng minh bầy ong mật, hướng tương đối tri thức bầy đàn Sử dụng hành vi nhóm ong q trình lấy mật bao gồm: Ong thợ, Ong trinh sát, on thất nghiệp, hành vi đàn ong mật sử dụng số kĩ thuật nhảy lúc lắc để xác định nguồn thức ăn tốt tìm nguồn Việc khiến chúng trở thành phương án tốt cho việc phát triển thuật tốn tìm kiếm thơng minh 3.1.1 Khởi tạo vị trí nguồn thực phẩm [15] Giới hạn nguồn thực phẩm xmi khởi tạo (m = 1,…SN, SN kích thước giới hạn) Từ nguồn thực phẩm, x⃗ vector cho tốn tối ưu hóa, x⃗ vector giữ giá trị xmi (i = 1, 2…n) tương ứng với tham số nghiệm tốn tối ưu hóa n số tham số tối ưu Nguồn khởi tạo xác định xmi = li + rand(0,1).(ui - li) (11) đó: li ui ràng buộc ràng buộc tham số xmi tương ứng 3.1.2 Giai đoạn ong làm việc [15] Ong làm việc tìm nguồn thức ăn (v⃗ ) có thêm mật hoa khu vực lân cận nguồn thực phẩm (x⃗ ) nhớ chúng Chúng tìm thấy nguồn thức ăn lân cận đánh giá giá trị nguồn thức ăn Ví dụ, chúng xác định nguồn thức ăn lân cận (v⃗ ) sử dụng công thức (12) đánh giá khả cách sử dụng phương trình (14) vmi xmi mi (xmi xki ) (12) đó: x⃗ nguồn thực phẩm lựa chọn cách ngẫu nhiên i số tham số chọn ngẫu nhiên mi số ngẫu nhiên [-a, a] Sau tìm nguồn thức ăn (v⃗ ), giá trị tính tốn lựa chọn áp dụng v⃗ x⃗ Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 56 - Số (6/2020) Giá trị áp dụng cho việc giải tốn tối ưu tìm giá trị max giá trị có điều kiện ràng buộc áp dụng theo công thức sau: fitm(xm) 1 fm(xm ) (13) 1 abs(f (x)) m m đó: fm(xm ) fm ( xm ) giá trị chi phí hàm mục tiêu cho giải pháp x⃗ 3.1.3 Ong giám sát [15] Trong thuật toán ABC, ong giám sát chọn nguồn thức ăn tùy thuộc vào giá trị tính tốn xác suất sử dụng thơng tin có giá trị cung cấp ong làm việc Với mục đích này, phương pháp dựa kỹ thuật lựa chọn sử dụng Giá trị xác suất cho x⃗ , pm Với x⃗ lựa chọn ong giám sát tính cách sử dụng biểu thức đưa (14) fitm (x m ) (14) pm SN fitm (x m ) m 1 Sau nguồn thực phẩm x⃗ cho ong giám sát chọn, nguồn khu vực lân cận v⃗ xác định cách sử dụng công thức (12) sau giá trị số lượng mật xác định dựa việc mô tả hành vi Như giai đoạn ong làm việc, lựa nghiệm lựa chọn thông qua x⃗ v⃗ 3.1.4 Ong trinh sát [16] Những ong thất nghiệp chọn ngẫu nhiên nguồn thực phẩm chúng gọi scouts Đầu tiên, thuật tốn ABC, ong làm việc khơng tìm giải pháp tốt thơng qua việc thử nghiệm trở thành ong scouts Tiếp theo, chúng bắt đầu để tìm kiếm giải pháp mới, ngẫu nhiên Ví dụ, giải pháp xm bị bỏ qua, giải pháp phát ong scout người ong làm việc xm xác định cơng thức (12) Số lượng lần thử nghiệm tham số quan trọng kiểm soát gọi ''giới hạn tiêu chí bỏ qua" 3.1.5 Áp dụng thuật toán ABC cho toán tối ưu Các toán tối ưu với điều kiện ràng buộc (Constrained optimization) nhằm mục tiêu tìm vecto x⃗ theo cơng thức (15) đảm bảo hàm mục tiêu f(x) đạt giá trị max với điều kiện ràng buộc (16), (17), (18) Minimize f(x⃗), x⃗ = ( x1, x2, x3, x4,…xn) ∈ Rn (15) (16) li ≤ xi ≤ ui, i = 1,2,…n Hàm ràng buộc gj(x⃗) ≤ với j = 1,2, q (17) hj(x⃗) = với j = q + 1, m (18) Hàm mục tiêu f(x⃗) xác định khơng gian tìm kiếm, S định nghĩa không gian n chiều R n Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 (S ⊆ Rn) Miền biến xác định giới hạn chúng (16) Các bước thuật tốn ABC mơ tả code [13]: 1: Inatialization 2: Evaluation 3: cycle = 4: repeat 5: Employed Bees Phase 6: Calculate Probabilities for Onlookers 7: Onlooker Bees Phase 8: Scout Bees Phase 9: Memorize the best solution achieved so far 10: cycle = cycle + 11: until cycle = Maximum Cycle Number 3.2 Đề xuất giải thuật ABC cho toán tái cấu trúc lưới điện Thuật toán ABC áp dụng cho toán tái cấu trúc lưới điện với hàm mục tiêu giảm chi phí vận hành chi phí điện trình bày hình KẾT QUẢ TÍNH TỐN VÀ MƠ PHỎNG Bài tốn tái cấu trúc giảm tổn thất cơng suất dựa áp dụng thuật tốn ABC kiểm tra LĐPP 33 nút Chương trình tính toán xây dựng dạng “file.m” chạy từ “Command Window” phần mềm MATLAB máy tính có cấu trúc Intel Core i7 TM 7500 CPU @ 2.70 GHz, CPU, Motherboard Aspire 4740, GB DDR3 RAM, Hard Drive ST9250320AS ( 1TB), Windows 10 (64-bit) Xét trường hợp chi phí vận hành ngừng cung cấp điện lưới điện ngày mùa nắng ngày mùa mưa Giả sử lưới điện vận hành mùa nắng cường độ cố thời gian sửa chữa tuyến dây ngược lại lưới điện vận hành mùa mưa cường độ cố tuyến dây khác nhau, thời gian sủa chữa khác Cực tiểu chi phí vận hành chi phí ngừng điện tính theo hàm mục tiêu (10) Lưới điện có đơn giá bán điện lúc vận hành bình thường C0 = 0,1$ đơn giá đền bù ngừng cung cấp điện C1 = 0,5$ Để kiểm tra tính xác giải thuật tối ưu trường ABC, vận hành lưới điện có ba trường hợp Trường hợp 1: Vận hành lưới điện cho có chi phí vận hành lưới điện thấp sử dụng giải thuật ABC khơng xét đến chi phí ngừng cung cấp điện Hay tốn tính chi phí vận hành bé Hàm mục tiêu toán lúc là: n 24 COST C Pj t j 180 C1 Pi λ sci Tsci i 1 j (19) Chi phí vận hành lưới điện : 24 COST C0 Pj t j 180 j 1 (20) Trường hợp 2: Lưới điện vận hành mùa nắng có cường độ cố tuyến dây có thời gian sữa chữa hay hàm mục tiêu có trọng số ưu tiên hàm mục tiêu α1 = α2 = Trường hợp 3: Lưới điện vận hành mùa mưa có cường độ cố tuyến dây khác có thời gian sửa chữa hay hàm mục tiêu có trọng số ưu tiên hàm mục tiêu α1 = α2 = Mạng điện nguồn IEEE gồm 13 nút hình Hình Thuật tốn tái cấu trúc LĐPP sử dụng ABC Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Hình Lưới điện IEEE có nguồn có 16 nút Vol 56 - No (June 2020) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY KHOA HỌC CÔNG NGHỆ P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 Mạng nguồn tiêu chuẩn [9], dùng để kiểm tra hai giải thuật, gồm có đầu nguồn, 13 nút phụ tải, điện áp 22,8kV, tổng công suất phụ tải 28,7MW,các khóa mở ban đầu S5, S11, S16 hình đồ thị phụ tải lưới điện trình bày bảng có nấc thời gian ngày thời gian tj = Bảng Hệ số phụ tải nút ngày Nút Đồ thị phụ tải ngày 0-3 3-6 6-9 - 12 12 - 15 15 - 18 18 - 21 21 - 24 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,5 0,6 0,8 1,1 1 0,6 0,5 0,6 0,8 1,1 1 0,6 0,5 0,6 0,8 1,1 1 0,6 0,5 0,6 0,8 1,1 1 0,6 0,5 0,6 0,8 1,1 1 0,6 0,5 0,6 0,8 1,1 1 0,6 0,5 10 0,6 0,8 1,1 1 0,6 0,5 11 0,6 0,8 1,1 1 0,6 0,5 12 0,6 0,8 1,1 1 0,6 0,5 13 0,6 0,8 1,1 1 0,6 0,5 14 0,6 0,8 1,1 1 0,6 0,5 15 0,6 0,8 1,1 1 0,6 0,5 16 0,6 0,8 1,1 1 0,6 0,5 Ta xét lưới điện trường hợp sau: Trường hợp 1: Vận hành lưới điện cho có chi phí vận hành lưới điện sử dụng giải thuật ABC khơng xét đến chi phí ngừng cung cấp điện theo hàm mục tiêu 16 Kết tính tốn sau 20 vịng lặp số vật thể ban đầu n = 10 cho biết cực tiểu chi phí vận hành ngừng cung cấp điện Cost = 148.350$ khóa mở lúc S9, S7, S16 ∆A = 1.483.500kWh cấu hình lưới điện sau thực tái cấu trúc lưới thể hình λsc = 0,1 (lần/mùa) với thời gian sửa chữa (tsc = giờ) mức độ quan trọng phụ tải Với số vật thể ban đầu 10, kết kiểm tra giải thuật ABC toán tái cấu trúc lưới điện sau 20 vòng lặp cho biết cực tiểu chi phí vận hành ngừng cung cấp điện cho khách hàng Cost = 346.680$ khóa mở S9, S7, S16 ∆A = 1.483.500kWh Cấu hình lưới điện sau thực tái cấu trúc lưới thể hình độ hội tụ hàm mục tiêu tốn thể hình 10 Hình Cấu hình lưới điện sau tái cấu trúc trường hợp Hình 10 Độ hội tụ giá trị hàm mục tiêu trường hợp Trường hợp 3: Lưới điện vận hành mùa mưa nên có thời gian ngừng điện tuyến dây khác nhau, thể bảng Các tuyến lại có thời gian điện Bảng Thời gian ngừng điện tuyến dây trường hợp 1-4 Thời gian ngừng cấp điện (giờ) 0,5 8-9 Thời gian ngừng cấp điện (giờ) 0,5 2-8 3-13 0,5 20 9-11 9-12 0,5 0,5 4-5 4-6 0,5 8-10 0,5 0,5 10-14 20 5-11 6-7 0,5 0,5 13-14 13-15 20 0,5 7-16 0,5 15-16 0,5 Nhánh Hình Cấu hình lưới điện sau tái cấu trúc trường hợp Trường hợp 2: Lưới điện vận hành mùa nắng nên ta giả thiết cường độ cố xảy tuyến dây Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 56 - Số (6/2020) Nhánh Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 Kết tính tốn sau 20 vịng lặp số vật thể ban đầu n = 10 cho biết cực tiểu chi phí vận hành ngừng cung cấp điện Cost = 658.160$ khóa mở S9 S14 S13 ∆A = 1.856.000kWh Cấu hình lưới điện sau thực tái cấu trúc lưới thể hình 11 độ hội tụ hàm mục tiêu tốn thể hình 12 lưới mẫu IEEE có thơng số: Lưới điện 33 nút nguồn (hình 13), thông số thể [9] Giả thiết thời gian cố tất tuyến dây giờ/năm Cấu hình ban đầu với tổng cơng suất phụ tải 3,72MW, có khóa mở S33, S34, S35, S36, S37 tương ứng tổn thất điện ban đầu ∆A = 900.320kWh Hình 11 Cấu hình lưới điện sau tái cấu trúc trường hợp Hình 13 Lưới phân phối mẫu IEEE - 33 nút Tương tự ta xét lưới điện vận hành trường hợp cho kết bảng Bảng So sánh kết trước sau tái cấu trúc lưới điện Chi phí theo hàm mục tiêu ($/mùa) Ban đầu Hình 12 Độ hội tụ giá trị hàm mục tiêu trường hợp Bảng So sánh kết trước sau tái cấu trúc lưới điện Chi phí theo hàm mục tiêu ($/mùa) Khóa mở Tổn thất điện mùa (kWh) S5 S11 S16 1.629.300 Trường hợp Trường hợp 148.350 S9 S7 S16 346.680 S9 S7 S16 1.483.500 1.483.500 Trường hợp 658.160 S9 S14 S13 1.856.000 Ban đầu TH1: 162.930 TH2: 357.960 TH3: 1.143.000 Tổng tổn thất điện ban đầu 1.629.300kWh với khóa mở ban đầu S5, S11, S16 Sau tái cấu trúc lưới điện tính cực tiểu chi phí vận hành chi phí ngừng cung cấp điện lưới điện vận hành trường hợp khác Nhận thấy lượng tổn thất điện lưới giảm 8,9% so với lượng tổn thất điện ban đầu Riêng trường hợp lượng tổn thất điện không giảm mà lại tăng lên nhiều (-13,9%) lúc lưới điện có chi phí đền bù ngừng cung cấp điện lớn nên phải chấp nhận lượng tổn thất điện lớn để giảm chi phí cho hàm mục tiêu tốn Tương tự kiểm tra Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn TH1: 90.032 TH2: 306.190 TH3: 354.750 Khóa mở Tổn thất điện mùa (kWh) S33,S34,S35,S36,S37 900.320 Trường hợp Trường hợp 60.007 228.740 S7,S37,S9,S14,S32 S7, S28,S10,S14,S32 600.070 607.770 Trường hợp 310.390 S33,S28,S10,S14,S36 654.290 Tổng tổn thất điện lưới điện ban đầu 900.320kWh ứng với khóa mở S33, S34, S35, S36, S37 Sau tái cấu trúc lưới điện tính cực tiểu chi phí vận hành chi phí ngừng cung cấp điện Nhận thấy lượng tổn thất điện lưới giảm 33,34% 32,49% ứng với trường hợp so với lượng tổn thất ban đầu Riêng trường hợp lượng tổn thất cơng suất có lớn trường hợp lúc lưới điện có chi phí đền bù ngừng cung cấp điện lớn nên phải chấp nhận lượng tổn thất điện lớn để giảm chi phí cho hàm mục tiêu toán KẾT LUẬN Trong báo này, thuật tốn ABC áp dụng thành cơng để giải toán tái cấu trúc LĐPP Phương pháp đề xuất kiểm tra hệ thống 13 33 nút xét trường hợp với tần suất điện khác để đánh giá ảnh hưởng đến hàm chi phí Kết tính tốn cho thấy chất lượng giải pháp thu đưa phương án tái cấu trúc tối ưu đảm bảo chi phí vận hành bé Đây toán tái cấu trúc lưới điện với mục tiêu xét đến ảnh Vol 56 - No (June 2020) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY KHOA HỌC CÔNG NGHỆ hưởng cung cấp điện trình vận hành lưới điện Vì công cụ tiềm hiệu để giải tốn tái cấu trúc LĐPP áp dụng vận hành TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S Gopiya Naik, D K Khatod, and M P Sharma, 2013 Optimal allocation of combined DG and capacitor for real power loss minimization in distribution networks International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol 53, pp 967–973 [2] A Merlin and H Back, 1975 Search for a minimal loss operating spanning tree configuration in an urban power distribution system Proceeding in 5th power system computation conf (PSCC), Cambridge, UK, vol 1, pp 1–18 [3] S Civanlar, J J Grainger, H Yin, and S S H Lee, 1988 Distribution feeder reconfiguration for loss reduction IEEE Transactions on Power Delivery, Vol , Issue [4] D Shirmohammadi and H W Hong, 1989 Reconfiguration of electric distribution networks for resistive line losses reduction IEEE Transactions on Power Delivery, vol 4, no 2, pp 1492–1498 [5] P Subburaj, K Ramar, L Ganesan, and P Venkatesh, 2006 Distribution System Reconfiguration for Loss Reduction using Genetic Algorithm Journal of Electrical Systems, vol 2, no 4, pp 198–207 [6] K K Kumar, N Venkata, and S Kamakshaiah, 2012 FDR particle swarm algorithm for network reconfiguration of distribution systems Journal of Theoretical and Applied Information Technology, vol 36, no 2, pp 174–181 [7] T M Khalil and A V Gorpinich, 2012 Reconfiguration for Loss Reduction of Distribution Systems Using Selective Particle Swarm Optimization International Journal of Multidisciplinary Sciences and Engineering, vol 3, no 6, pp 16–21 [8] A Y Abdelaziz, S F Mekhamer, F M Mohammed, and M a L Badr, 2009 A Modified Particle Swarm Technique for Distribution Systems Reconfiguration The online journal on electronics and electrical engineering (OJEEE), vol 1, no 1, pp 121–129 [9] A Mohamed Imran and M Kowsalya, 2014 A new power system reconfiguration scheme for power loss minimization and voltage profile enhancement using Fireworks Algorithm International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol 62, pp 312–322 [10] R S Rao, S Venkata, L Narasimham, M R Raju, and a S Rao, 2011 Optimal Network Reconfiguration of Large-Scale Distribution System Using Harmony Search Algorithm IEEE Transaction on Power System, vol 26, no 3, pp 1080–1088 [11] A Y Abdelaziz, F M Mohamed, S F Mekhamer, and M A L Badr, 2010 Distribution system reconfiguration using a modified Tabu Search algorithm Electric Power Systems Research, vol 80, no 8, pp 943–953 [12] S H Mirhoseini, S M Hosseini, M Ghanbari, and M Ahmadi, 2014 A new improved adaptive imperialist competitive algorithm to solve the reconfiguration problem of distribution systems for loss reduction and voltage profile improvement International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol 55, pp 128–143 [13] Karaboga D., Basturk B., 2007 Artificial Bee Colony (ABC) Optimization Algorithm for Solving Constrained Optimization Problems LNCS: Advances in Soft Computing: Foundations of Fuzzy Logic and Soft Computing, Vol: 4529/2007, pp: 789-798, SpringerVerlag, IFSA 2007 10 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ● Tập 56 - Số (6/2020) P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 [14] Nguyen Tung Linh, Nguyen Quynh Anh 2010 Application artificial bee colony algorithm (ABC) for reconfiguring distribution network 2010 Second International Conference on Computer Modeling and Simulation (IEEE), pp 102106, DOI 10.1109/ICCMS.2010.306 [15] Nguyen Tung Linh, Dong D.X, 2013 Optimal Location and Size of Distributed Generation in Distribution System by Artificial Bees Colony Algorithm International Journal of Information and Electronics Engineering, Vol 3, No 1, ISSN: 2010 – 3719 (pp 63-67) DOI:10.7763/IJIEE.2013.V3.267 AUTHORS INFORMATION Nguyen Tung Linh1, Truong Viet Anh2, Nguyen Ngoc Quy3 Electric Power University Ho Chi Minh City University of Technology and Education Hanoi University of Industry Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn ... TRÚC LĐPP VỚI HÀM MỤC TIÊU GIẢM CHI PHÍ VẬN HÀNH VÀ CHI PHÍ NGƯNG CẤP ĐIỆN Đề xuất áp dụng giải thuật ABC cho toán tái cấu trúc với hàm mục tiêu giảm chi phí vận hành chi phí ngưng cấp điện 3.1... tốn tính chi phí ngừng điện cho cấu trúc 2.3 Hàm mục tiêu toán Từ mục tiêu toán giảm chi phí vận hành chi phí ngừng cung cấp điện khách hàng ta đưa hàm mục tiêu cho toán tái cấu trúc lưới có xét... ABC cho toán tái cấu trúc lưới điện Thuật toán ABC áp dụng cho toán tái cấu trúc lưới điện với hàm mục tiêu giảm chi phí vận hành chi phí điện trình bày hình KẾT QUẢ TÍNH TỐN VÀ MƠ PHỎNG Bài