Ứng dụng thuật toán tối ưu bầy đàn cải tiến nhằm phân bố tối ưu công suất trong lưới điện phân phối

Bài viết trình bày phương pháp phân bố tối ưu công suất bằng cách thay đổi trạng thái các thiết bị đóng cắt để tái cấu trúc lại lưới điện với mục đích giảm tổn thất điện năng và nâng cao điện áp trên lưới điện.

ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN TỐI ƯU BẦY ĐÀN CẢI TIẾN NHẰM PHÂN BỐ TỐI ƯU CÔNG SUẤT TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI Nguyễn Khánh Quang, Khoa Điện-Điện tử - Trường Cao đẳng Công nghiệp Huế 70 Nguyễn Huệ, Phường Vĩnh Ninh, Thành phố Huế Email: tienpt1@cpc.vn Phạm Trung Tiến Công ty Điện lực Kon Tum 184 Trần Hưng Đạo, Phường Thắng Lợi, Thành phố Kon Tum Email: nkquang@hueic.edu.vn Tóm tắt – Bài báo trình bày phương pháp phân bố tối ưu công suất cách thay đổi trạng thái thiết bị đóng cắt để tái cấu trúc lại lưới điện với mục đích giảm tổn thất điện nâng cao điện áp lưới điện Để tối thiểu hóa tổn thất điện cải thiện điện áp, thuật toán tối ưu bầy đàn cải tiến (IPSO) đề xuất trình bày viết So với thuật toán bày đàn (PSO), IPSO hệ số quán tính, hệ số quan hệ xã hội, hệ số kinh nghiệm cá thể điều chỉnh giá trị vận tốc giới hạn, tốc độ hội tụ nhanh, trì hiều cao thuật toán cho kết tối ưu Thuật tốn IPSO kiểm tra mơ công cụ Matpower/Matlab với lưới điện mẫu IEEE-33 nút Từ khóa: PSO, Phân bố tối ưu cơng suất, Tái cấu hình lưới điện I GIỚI THIỆU Lưới điện phân phối đóng vai trị qua trọng việc cung cấp điện, thiêt kế có cấu trúc mạch vịng kín lý kỹ thuật điều kiện vận hành nên lưới điện vận hành theo cấu trúc hình tia Các tốn vận hành lưới điện phân phối chủ yếu tập trung vào giải vấn đề sau: Giảm tổn thất công suất lưới điện, cải thiện thời gian tái lập, cải thiện độ tin cậy hệ thống, cải thiện khả tải lưới điện, cải thiện tình trạng khơng cân tải, tối thiểu tổn thất công suất, giảm thiểu tổn thất hệ thống lưới điện không cân Với yêu cầu ngày cao giảm tổn thất điện lưới điện phân phối, nhiều nghiên cứu giải toán tái cấu trúc giảm tổn TẠP CHÍ KHOA HỌC QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ phối sử dụng kỹ thuật heuristic, đàn chim [15-18] So với GA, PSO khơng heuristic kết hợp giải tích mạng, trí tuệ có chế ghép chéo hay đột biến mà GA,về PSO chế nhân thất tạo [8] Tuy nhiên, thiên sử không dụng có sựcác tương tácghép giữachéo cáchay cá đột biến mà thiên sử dụng tương tác nhiềuchung thuật tốn cơng nhược điểm củakhác cácnhau phương phápbố thểgiữa mộtthểquần thể quần để thể khám phá cá để khám Với mục tiêu phân bố tối ưu cơng suất lưới phá khơng gian kiếm tìm kiếm Các bướccơ bản điện dễ bị phối rơi vàocách cácthay cựcđổitrịcácđịa gian tìm Các bước phân trạng khơng thuật tốn PSO Hình 1: thái Để đóng/mở khóa điểm điện phương khắc phụccácnhược này,lưới thuật tốn PSO Hình 1: nhằm đạt mục tiêu chất lượng vận hành nghiên cứu khoa học thường sử dụng lưới điện Vì đặc điểm phi tuyến rời rạc Bắt đầu tốn khó để tìm lời giải giải thuật di nên truyền (GA) bàibằng tốncác phương pháp giải tích truyền thống Có nhiều Khới tạo vị trí vận tốc quần thể cá thể ban đầu tái cấu hình lưới điện [9-11] Trong thời phương pháp phân bố tối ưu công suất lưới sử PSO dụng kỹ thuậtứng gian điện gần phân đây, phối giải thuật Đánh giá cá thể hàm thích nghi heuristic kết hợp giải tích mạng, trí dụng heuristic, rộng rãi toán hệ thống tuệ nhân tạo [8] Tuy nhiên, điện có nhiều ưu điểm tốc độ hộitrên nhược điểm chung phương pháp Tìm vị trí tốt cá thể dễ bị rơi vào cực trị địa phương Để Tìm vị trí tốt quần thể tụ nhanh, lập trình đơn giản [12,13] Ý khắc phục nhược điểm này, nghiên cứu tưởngkhoa viết sử nàydụng để họcbài thường giảinghiên thuật dicứu truyền Cập nhật vận tốc vị trí cá thể (GA) tốn tái cấu hình lưới điện [9áp dụng thuật toán tối ưu bầy đàn cải tiến 11] Trong thời gian gần đây, giải thuật PSO Đánh giá cá thể hàm thích nghi (IPSO) nhằm tổn thất côngcác suất ứng giảm dụng rộng rãi bàivà tốn điện có nhiều ưu điểm nâng hệ caothống chất điện lượng áp lưới điệntốc Vòng lặp = Vòng lặp + độ hội tụ nhanh, lập trình đơn giản [12,13] Ý phân tưởng phối viết để nghiên cứu áp dụng thuật toán tối ưu bầy đàn cải tiến (IPSO) Sai Vịng lặp 𝑓𝑓(𝑥𝑥𝑖𝑖 (𝑡𝑡 + (𝑡𝑡 + ) 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑥𝑥 𝑓𝑓(𝑃𝑃 )).(4) điện phân phối vận 𝑖𝑖 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏,𝑖𝑖 𝑖𝑖 G (P ( ) 𝑃𝑃Lưới 𝑡𝑡 + = { best best 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 suất nhằm giảm𝑥𝑥𝑖𝑖tổn thất cải (𝑡𝑡 + ( ) ( ) 1) điện 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑓𝑓(𝑃𝑃 𝑡𝑡 ) > 𝑓𝑓(𝑥𝑥 𝑡𝑡 + ) 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏,𝑖𝑖 𝑖𝑖 hànhVị hình tia,nhất nên G xem trí tốt t tình như: best trí tốtràng buộc Gđẳng t best tạithức trongVịnhững củatình bàinhư: = 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚{𝑃𝑃 𝐺𝐺 ( ) 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 𝑏𝑏𝑒𝑒𝑠𝑠𝑠𝑠,𝑖𝑖((𝑡𝑡𝑡𝑡)))}≤ 𝑓𝑓(𝑥𝑥𝑖𝑖 (𝑡𝑡 + 1)) (5) 𝑡𝑡 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑓𝑓(𝑃𝑃 𝑃𝑃 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏,𝑖𝑖 toán.𝑃𝑃𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 Với(ràng tất cả=các nút𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏,𝑖𝑖 tải 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚{𝑃𝑃 (5) ) k+1 (4) 𝑡𝑡 + 1buộc = {này,𝐺𝐺𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 𝑏𝑏𝑒𝑒𝑠𝑠𝑠𝑠,𝑖𝑖 (𝑡𝑡)} ( ) (cá (toán )) biểu thức (6) (7) 𝑥𝑥 𝑡𝑡 + 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑓𝑓(𝑃𝑃 𝑡𝑡)được ) > 𝑓𝑓(𝑥𝑥 𝑡𝑡 + 1bằng vị trí chim tính Vận tốc V 𝑖𝑖 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏,𝑖𝑖 𝑖𝑖 phải cấp điện k+1 cấu hình hình tia vị trí chim cá𝑘𝑘được tính tốn biểu thức𝑘𝑘(6) (7) Vận tốc V 𝑘𝑘+1 𝑘𝑘 𝑘𝑘tình như: Vị trí tốt G t phải𝑉𝑉ln trì best = 𝜔𝜔𝑉𝑉 + 𝑐𝑐 𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑑𝑑 × (𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑡𝑡 − 𝑋𝑋𝑖𝑖𝑘𝑘 ) + 𝑐𝑐2 𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑑𝑑2 × (𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝑡𝑡 𝑘𝑘 − 𝑋𝑋𝑖𝑖𝑘𝑘 ) (6) 1 𝑖𝑖𝑘𝑘+1 𝑖𝑖𝑘𝑘 𝑖𝑖𝑘𝑘 𝑘𝑘 𝑉𝑉𝑖𝑖 = 𝜔𝜔𝑉𝑉𝑖𝑖 + 𝑐𝑐1 𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑑𝑑 × (𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑡𝑡 − 𝑋𝑋 ) + 𝑐𝑐 𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑑𝑑 × (𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝑡𝑡 − 𝑋𝑋 ) (6) 2 𝑘𝑘+1 𝑘𝑘 𝑖𝑖 𝑘𝑘+1 𝑖𝑖 𝑖𝑖 𝑋𝑋𝑖𝑖𝐺𝐺 = 𝑋𝑋 + 𝑉𝑉 (7) ( ) Thuật toán tối ưu bầy đàn = 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚{𝑃𝑃 𝑡𝑡 } (5) 𝑖𝑖 𝑖𝑖 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 𝑏𝑏𝑒𝑒𝑠𝑠𝑠𝑠,𝑖𝑖 𝑋𝑋𝑖𝑖𝑘𝑘+1 = 𝑋𝑋𝑖𝑖𝑘𝑘 + 𝑉𝑉𝑖𝑖𝑘𝑘+1 (7) k+1 Các bước thực thuật toán IPSO tốn phân bổ tối ưu cơng Thuật tốn PSO (Particle Swarm thức (6) vàthực (7) Vận tốc V vị trí chim cá tính tốn biểu suất Các bước thực thuật toán IPSO tốn phân bổ tối ưu cơng suất thực Optimization) trongIPSO thuật 𝑘𝑘+1sau: 𝑘𝑘 𝑘𝑘 𝑘𝑘 𝑘𝑘 Các𝑉𝑉 bước toán 𝑘𝑘toán phân bổ tối ưu công suất thực =thực 𝜔𝜔𝑉𝑉thuật (6) 𝑖𝑖 𝑖𝑖 + 𝑐𝑐1 𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑑𝑑1 × (𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑡𝑡𝑖𝑖 − 𝑋𝑋𝑖𝑖 ) + 𝑐𝑐2 𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑑𝑑2 × (𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝑡𝑡 − 𝑋𝑋𝑖𝑖 ) sau: sau: tốn tiến hóa, dựa nền𝑘𝑘+1 tảng tâm lý 𝑋𝑋𝑖𝑖 = 𝑋𝑋𝑖𝑖𝑘𝑘 + 𝑉𝑉𝑖𝑖𝑘𝑘+1 (7) bầyBước đàn 1: vàNhập tập tính xã hộisốcủa thơng lướibầy điệnchim (tổng trở đường dây, thơng số phụ tải, khóa điện) Các bước thực thuật tốn IPSO tìm tốn phân bổ tối ưu cơng suất thực đàn di chuyển Bước 2: cá Xác Chúng định không gian tìm để kiếm, bao gồm số lượng khóa mở, khơng gian tìm kiếm hiệnkhóa nhưăn sau: kiếm với vận tốc vị trí mỗithức mở tương ứng Sự di chuyển chúng phụ TẠP CHÍ KHOA HỌC thuộc vào kinh nghiệm QUẢN LÝ VÀ CÔNG NGHỆ thành viên khác bầy đàn (Pbest Gbest) cá thểtập tốttrung thể có chuyển động củavề cáquần thểthể màtốtvà dựa xu hướng vị trí cá xuvào hướng tập trung vềkhuynh vị cáhướng thể tốt vận tốcPSO có cátrí thể Tuy nhiên, nên làm cho hội tụdo nên cho có khuynh hướng cáclàm thể quần thể di khơng chuyển dựa cósớm thể làm cho giải pháp thu tốitụ vàcácó thểPSO làm cho giải pháp thuhội ưu.sớm Trong báo này, PSO cải tiến đề thểtốt làmnhất cho giải thu trênvàtối cácóthể quần thểđược không ưu Trong bàitrong báopháp này, PSO cảicó xuất để giải vấn đề phân bố cơng suất không tối ưu báo này, PSO cải xu hướng trung vịđểtrí cá thể tốt tiến đềtậpTrong xuất để giải vấn đề bao gồm giải pháp tối ưu giảm tổn thất tiến đề suất xuất để giải vấn đề tụ nên làm cho PSO có gồm khuynh hướng hội điện nâng caobao điện áp lưới điện phân bố công giải pháp phân phối Mô thực phân suất bao gồm giải pháp sớm vàcơng có thể làm cho giải pháp thu tối ưubố để giảm tổn thất nâng cách sử dụng công cụ điện Matpower/ Matlab tốikhông ưu để tối giảm tổn thấtđiện điệnbáo nănghiệu vàPSO nâng ưu [15-19] Kếtáp Trong chứng minh tínhnày, cao điện lưới phân phối Môcải cao điện áp đề lưới điện phân phối Mơđề thuật tốn để để phân bố tối ưu tiến đềxuất xuất giải vấn thực cách sử công dụng suất lưới điện phân phối thực cách sử dụng phân bốcụ công suất bao gồm một[15-19] giải pháp công Matpower/ Matlab bộII.tốicông cụchứng Matpower/ Matlab [15-19] MƠ TÁItổn CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN ưu HÌNH để giảm thất điệnhiệu vàcủa nâng Kết minh tính PHÂN PHỐIđã chứng minh tính hiệu Kết cao điệnđề áp xuất trongđểlưới điện phối thuật tốn phân bốphân tối ưu cơngMơ 1.phỏng Hàm mục tiêu bàibằng toáncách thuật toán đề điện xuất đểhiện phân ưusửcông thựcphân dụng suất lưới phốibố tối suất lướicụđiện phân phốiMatlab bộcủa công Matpower/ Trong nghiên cứu này, mục tiêu tái[15-19] cấu HÌNH TÁI CẤU TRÚC II MƠ hình Kết lưới điệnđã phân bố tối ưu cơng nhằm chứng minh tính suất hiệu HÌNH TÁI CẤU TRÚC MƠ thiệnII chất lượng điện ápvàtrên lưới Hàm LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI giảm tổn thất điện cải thiện chất thuật toán đề xuất để phân bố tối ưu công LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI lượng điện áp tiêu củanhư mục1.tiêu bàilưới toán đượcmục thểtoán Hàm mục tiêuHàm của phốitoán toán suất thểlưới hiệnđiện sau: Hàm mục tiêuphân sau:1 Trong nghiên cứu này, mục tiêu tái tiêu Trong cứu𝑁𝑁phân này, mục tái HÌNH TÁI CẤU TRÚC II nghiên MƠđiện 𝑃𝑃𝑖𝑖𝑖𝑖 +𝑄𝑄𝑖𝑖𝑖𝑖 cấu hình lưới bố tối ưu công (𝛥𝛥𝛥𝛥) = ∑ ( ) (1) 𝑓𝑓 = minLƯỚI 𝑅𝑅 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑖𝑖𝑖𝑖=1 ĐIỆN PHÂN PHỐI 𝑉𝑉𝑖𝑖𝑖𝑖2 ưu cơng cấu hình bố tối suất nhằmlưới giảmđiện tổn phân thất điện cải Hàm mục bàinăng toánvà cải suất nhằm giảm tổntiêu thấtcủa điện Với1 điều kiện: i khóa điện) mở kiếm khóa mở Bước kiếm Khởi tạo ngẫu nhiên quần thể ban đầu với vị trí vận tốc ngẫu nhiên khóa mở.gian Bước 2: Xác định khơng kiếm, bao số lượng khóa mở, khơng(8) gian tìm Xtìm particle {S1,gồm S2,…Sβ} …Sβ} (8) X particle = {S1, S2, …Sβ} X particle {S1, (8) S2, không gian kiếmđịnh (cáckhông cấu hình lưới cókiếm, thể==có) Bướctìm 2: Xác gian tìm bao gồm số lượng khóa mở, khơng gian tìm kiếm khóa mở X particle = {S1, S2, …Sβ} (8) Trong đó, βlàđiện làcơng sốkhóa khóa điện mởphương tronglưới lưới điện đó, βBước số khóa điện khóa mở Trong đó, lưới βbố số mở điện kiếm mở Giải toán phân suấtđiện pháp Newton-Raphson với = {S1, (8) - Trong đó,Xβparticle số khóa điệnS2, mở…Sβ} lưới điện Bước Khởi tạo ngẫu nhiên quần thể ban đầu vớitrong vịtrí trívà vàvận vận tốc ngẫunhiên nhiêntron tro Khởi tạocángẫu Bước quần 3.3.X Khởi ban đầu tạo ngẫu với vịnhiên trí và…Sβ} quần vận thể ngẫu ban đầu nhiên với vị ngẫu thể,nhiên điện ápthể nút nằm hạntốc cho phép, tính tốn tổn thấttốc cơng particle = {S1, S2,giới (8) Trong đó, β số khóa điện mở lưới điện Bước 3.phân Khởi tạo ngẫu nhiên quần thể lưới ban đầu vớicó) vị trí vận tốc ngẫu nhiên khơng gian tìm kiếm (các cấu hình lưới cóthể thể có) ìmsuất kiếmbằng (các cấutốn khơng hình lưới có tìm thể kiếm có) (các cấu hình có tối ưu cơng suất Trong đó, βgian làbố số khóa điện mở lưới điện Trong đó, β số khóa điện mở lưới điện khơng gian tìm kiếm (các cấu hìnhthể lưới cóđầu thểvới có).vị trí vận tốc ngẫu nhiên Bước Khởi tạo ngẫu nhiên quần ban Bước Giải toán phân bố cơng suất phương pháp Newton-Raphson Newton-Raphson Giải tốn phân bố Bước cơng suất Giải tốn phương phân pháp bố công Newton-Raphson suất phương với pháp vv G Bước Tính tốn giá trị P best best Bước Khởitạo tạongẫu ngẫunhiên nhiênquần quầnthể thểban banđầu đầuvới với vị trí vận tốc ngẫu nhiên Bước Khởi vị trí vận tốc ngẫu nhiên khơng khơng gian tìm kiếm (các cấu hình lưới có) Bước 4.nằm Giải tốn phân bố phép, cơng suất bằnggiới phương pháp Newton-Raphson với cá thể, điện áp nút nằm giới hạntốc chovà phép, tính tốn tổnthất thấtcơn điện áptìm nút cá thể, giới điện cho nằm tính tốn tổn thất hạn công cho phép, Bước 6.các Cập nhật vận tốc vị hạn trí cánút thểthể theo biểu thức vận vị trítính củatốn tổn gian kiếm (các cấu hình lưới cóáp thể có) khơng gian tìm kiếm (các cấu hình lưới có có) cásuất thể,cơng điện áp phân nằm giới hạn cho phép, tính tốn tổn thất Bước Giải tốn phân bốnút cơng suất phương pháp Newton-Raphson vớicơng suất bàitốc tốn phân bốtối tốimở ưu cơng suất i tốn phân bố tối ưu suất tốn bố ưu cơng suất cá thể (8) Vận khóa thể di chuyển khóa mở Bước(6) Giải tốn phân bố cơng suất phương pháp Newton-Raphson với Giải tốn phân bố ưu cơng suất phương pháp Newton-Raphson vớicá suất bàiđiện toán phân bố tối công suất cá thể, áp nút nằm giới cho phép, tínhcơng tốn tổnbằng thất cơng vàhạn Bước Tính tốn giá trị thể, điện áp nút nằm giới hạn cho phép, tính tốn tổn tốn và5 GG ính toán trịlại P Bước toán giá trị PPbest best best best best best Bước 7: Lặp bước 4GTính thỏa mãn điều kiện ngừng lặpthất cágiá thể, điện áp nút nằm giới hạn cho phép, tính tốnsuất tổn thất cơng suất tốn phân tốigiá ưu trị cơng suất phân bốBước tốibài ưu5 cơng suất Gbest Tính tốnbốcác Pbest Bước Cập nhật vận tốcsuất vàvịvịvận trícủa cáthể thểtrí theo biểu thứcvận vậntốc tốcvà vàvịvịtrí trícủa củacc ập nhật vận8: tốc Bước vị trí 6.6.Cập cábốthể nhật vận biểu tốc thức trí tốc cá vị theo củabiểu thức suất bàikết tốn phân tốitheo ưu cơng Bước Xuất quảcủa Bước Tính tốn giá trị G Bước Tính giá trị P Cập nhật tốc Vận vịtốc trídi cá theo thức vận vịcủa trí best best cá thể (6)vận và(8) (8) Vận tốc cácthể khóa mởbiểu thểhiện sựdiditốc chuyển cáckhóa khóamm 6) (8).Bước VậnBước tốc thể khóa (6) mở thể chuyển khóa mở thể khóa mở chuyển 5.cá Tính tốn giá trị Phiện best Gbest thường mở thông số lưới III ÁP DỤNG THUẬT TOÁN IPSO cá thể (6) (8) Vận tốc khóa mở thể di chuyển khóa mở Bước 6 Cập Cập tốc vịvịtrítrí cácá thể theo biểu thức vận tốctốc vị trí các cá thể Bước nhật7: tốc thể theo biểu thức vận vịlặp trí Bước 7:vận Lặp lạivà bước 4của thỏa mãn điều kiện ngừng lặp ặpVÀO lại bước TOÁN Bước thỏa Lặp mãn lại bước điều kiện 4trí cho ngừng đến lặp thỏa mãn điều kiện ngừng thể Bảng Trong Bước Cập nhật vận tốc vị cá thể theo biểu thức vận tốc vị trí BÀI PHÂN BỔ TỐI ƯU (8) tốc Vận mởkhóa thể chuyển khóa mở khóa mở cá thể(6)bằng (6) tốc đến mở mãn thểdihiện dicủa chuyển Bước 7:Vận Lặp(8) lạicủa bước khóa cho thỏa điều kiện ngừng lặp SUẤT CHO ĐIỆN Bước Xuất kếtquả khóacác XuấtCƠNG kếtcáquả Bước 8:8:Xuất kết khóa điện mở s20, s34, mở thể (6) vàLƯỚI (8) Vận tốc mởđiều thểkiện sựthường di chuyển khóa Bước 7: Lặp lại bước ngừng lặplặp Bước 7: Lặp bước khithỏa thỏamãn mãn điều kiện ngừng Bước 8: lại Xuất kết 4quả IEEE-33 NÚT s36, s37 Lưới cóvà điện ápthơng V max số thường mở thông số của lưlư thường mở vàs35, thông sốthường củađiện lưới mở Bước 7: LặpIPSO lại bước thỏa mãn điều kiện ngừng lặp III ÁP DỤNG THUẬT TOÁN IPSO III ÁP NG THUẬT TOÁN DỤNG THUẬT TOÁN IPSO Bước 8: Xuất kết Lưới điện IEEE-33 nút Bước 8:ÁP Xuất kết thường mởtrong vàđóhiện số =trong 1ƯU p.u,Bảng V 1được p.u Vmaxthông điện ápcủa min=1.được thể Bảng Trong đ III.BỔ DỤNG THUẬT TOÁN IPSO VÀO BÀI TOÁN PHÂN BỔ TỐI ƯU thểBỔ Trong thể Bảng 1.1.lưới Trong OÁN PHÂN VÀO TỐI BÀI ƯU TOÁN PHÂN TỐI Bước 8: Xuất kết Lưới điện IEEE-33 nút Hình 2, III ÁP DỤNG THUẬT TỐN IPSO VÀO mở thông số lưới thể thể Bảng 1.mở Trong s3 VÀO BÀI TỐN PHÂN TỐI ƯUtối CƠNG SUẤT CHO LƯỚI ĐIỆN làmở áp tối thiểu đa Vvà ẤT CHO ĐIỆN CƠNG SUẤT CHO LƯỚI ĐIỆN thường vàhiện thơng số lưới khóa điện thường mở s20, s20, s cácBỔ khóa điện thường mở làđiện s20, khóa s34, điện thường III.LƯỚI ÁP DỤNG THUẬT TỐN IPSO BÀI TỐN PHÂN BỔ TỐI ƯU CƠNG SUẤT Bảng Trong khóa điện thường thường mở thông số lưới thức vận hành mức có tổn thất CƠNG SUẤT CHO LƯỚI ĐIỆN IEEE-33 NÚT III ÁP DỤNG THUẬT TOÁN IPSO ÚTphương IEEE-33 NÚT khóa điện thường mở s20, s34,ápVVm đặt giới hạn ràng buộc Lưới điện áp củacó Bảng Trong s35, s36, s37 Lưới điện cóđó điện VÀOLƯỚI BÀI TỐN PHÂNNÚT BỔ TỐI ƯU s35, s36, s37 Lưới điện có điện s35, áp s36, Vmax s37 điện điện CHO ĐIỆN IEEE-33 mở thể s20, s34, s35, s36, s37 Lưới điện có áp thể Bảng Trong IEEE-33 NÚT VÀO BÀI TỐN PHÂN BỔ TỐI ƯU cao để mơnút phỏng1.1.CHO thử nghiêm cho bàinút Lưới điệnIEEE-33 IEEE-33 điện IEEE-33 Lưới điện s35, s36, Lưới điệns34, Vlàlà CÔNG SUẤT LƯỚI max lướicác điện Thơng củaV lưới IEEEkhóa điện thường làcó s20, p.u, Vmin 11p.u p.u điện =ĐIỆN p.u, Vnút Vmax ==là điện p.u, áp ==mở 1điện VVáp điện =11số 1s37 p.u, =điện p.u áp maxlà min= p.uđiện max CÔNG SUẤT CHO LƯỚI ĐIỆN Lưới điện IEEE-33 nút khóa điện thường mở s20, s34, Lưới điện IEEE-33 nút toánIEEE-33 phân tối Lưới ưu công Để kiểm NÚT Lưới điện IEEE-33 nút Hình =s36, 1tối p.u, Vvà =V 1min p.u V làVthiểu điện áp IEEE-33 nútbốnhư Hình điện 2, suất IEEE-33 Hình điện áp làVmin điện thiểu đượcvà max 33 bảng 2đa với suất Ptối =áp 3715 s35, s37 Lưới điện có điện áp làáp điện áp tối thiểu đượ đư tối đacông max điện áp2,2,tối thiểu điện tối tối đanút Vminnhư tối đa IEEE-33 NÚT s35, s36, s37 Lưới điện có điện áp V Lưới điện IEEE-33 nút Hình 2, max đặt giới hạn ràng buộc điện áp lưới Lưới điện IEEE-33 nút Hình 2, thuật tốn đề xuất tra hiệu Lướiphương điện nút phương thứcvận vận hành mức cókW tổn=thất thất điện áp tối thiểu tối V=minlà vận hành1.ở mức có tổnIEEE-33 thất thức hành mức có tổn Q =đa 2300 kVAr, với phương p.u, Vmin 1là p.u Vràng điệnvề ápđiện đặt giới hạn buộc điệnáp ápcc max đặt làởởgiới hạn ràng buộc điện đặt áp giới hạn ràng buộc 1.phương Lưới điện IEEE-33 nút điện Thông số lưới điện IEEE-33 phương thức vận hành mức có tổn thất cao = p.u, V = p.u V điện áp thức vận hành mức có tổn thất max giải vấn đề giảm tổn thất Lưới điện IEEE-33 nút Hình 2, thức cao đểnghiêm mơ phỏng thử nghiêm cho đặt giới hạn ràng điện phỏngđểthử nghiêm cao cho để mô thử nghiêm cho kết dây ban khóa điện s20, đầu điện áp thiểu tối đa Vvới lưới điện Thông sốvề lưới điện IEE lưới điện Thông sốbảng lưới điện điện IEEEThông số lưới điện 2lưới công suất Ptối =buộc 3715 kW áp Q = IEE mô thử chonhư tốn phân Lưới điện IEEE-33 nút Hình 2, điện áp tối thiểu tối đa V cao để mô thử nghiêm cho lưới điện Lưới điện mẫu IEEE-33 phương thức vận hành mức có tổn thất tốn phân bố tốiưu ưucơng cơng suất Để kiểm điện Thông số lưới điện IEEEố tối ưu toán Để phân kiểm bố tối suất kiểm 2300 kVAr, với phương thức kết dây đầu bốcông tối ưusuất công suất Để kiểm tra hiệu quả2Để s34, s35, s36, s37 mở lưới có tổn đặt làlưới giới hạn ràng buộc điện ápban 33 bảng 2về với công suất 37 33 bảng với công suất 33 P = 3715 bảng 2điện với công suất PP == 371 phương thức vận hành mức có tổn thất đặt giới hạn ràng buộc điện áp tốn phân bố tối ưu cơng suất Để kiểm khóa điện s20, s34, s35, s36, s37 mở lưới thuật toán đề xuất giải vấn đề có 33 nút 37 nhánh, bao gồm 32 cao để mơ thử nghiêm cho thuật tốn đề xuất tra hiệu 33 bảng 2QQcủa với cơng suất 3715phươ thuật tốn đề xuất thuật toán tra đề xuất hiệu thất điện ΔP =vàsố 233,202 kW, tỉ IEEElệP =với lưới điện Thông điện kW 2300 kVAr, với kW = 2300 kVAr, với kW == lưới 2300 kVAr, cao để mơ thử nghiêm cho điện có tổn thấtphương điện ΔP =điện 233,202 kW, phươn giảm tổn thấthiệu củaquả lưới điện Lướitoán điệnQ mẫu lưới điện Thông số lưới IEEEthuật đề xuất tra nhánh cóđề khóa điện thường đóng với tốn phân bố tối ưu công suất Để giải vấn đềkiểm giảm tổn thất kW Q6,28% = 2300 kVAr, với phương uyết vấn giảm giải thất vấn đề giảm tổn thất ban đầu ban lưới cóPcác điện bảng đầu với cơng suất =có3715 thức kết dây ban đầu khóa điệns2 s thức kết dây ban đầu khóa thức điện kết s20, dây khóa điện tỉ33 lệcác tổn thất ban 6,28% vàđầu lưới điện áp IEEE-33 cótrong 33tổn nút 37 nhánh, bao gồm 32 tốntrong phân bố tối ưu công suất Để kiểm 33 bảng với công suất P = 3715 giải vấn đề giảm tổn thất nhánh phịng vớiđiện cácthường khóa điện thuật toán đề xuất trađiện sựdự hiệu của lưới điện Lưới mẫu IEEE-33 ban đầu khóa điệnđiện s20,có trung bìnhQkết 0,90406 p.u n 5Lưới mẫu IEEE-33 lưới điện Lưới mẫu nhánh có khóa đóng với ==2300 0,90406 p.u áp bình V kW = dây kVAr, với av s34, s35, s36, s37 mởphương lưới điện có tổt s34,điện s35, s36,5IEEE-33 s37trung mở thức lưới điện s34, có s35, tổns36, s37 mở lưới thuật tốn đề xuất tra hiệu kW Q = 2300 kVAr, với phương lưới điện Lưới điện mẫu IEEE-33 nhánh dự phịng với khóa điện thường vấn đề giảm tổn cógồm 33 nút nút 37 37thất nhánh, bao gồm gồm 32 s34, s35, s36, lưới điện có kW, tổn 37 nhánh,giải bao có 33 32 nhánh, bao kết dây ban đầu cácmở khóa s20, thất điện ΔP 233,202 kW, tỉtỉ điệnthất ΔPthức =32 233,202 thất kW, điện tỉ s37 lệ ΔP ==điện 233,202 trongcógiải vấn đề giảm tổn thất thức kết dây ban đầu khóa điện s20, 33 nút 37 nhánh, bao gồm 32 điện Lưới điện mẫu IEEE-33 23 nhánh có khóa điện thường đóng vớithất ΔP đầu = 233,202 kW, tỉ lệ c khóa điệnlưới thường nhánh đóng có với khóa điện thường đóng với s34, s35, s36, s37 mở lưới điện cóvà tổncó thất ban đầu 6,28% vàtổn lưới cóđiđ tổn thất ban đầu 6,28% điện lưới tổn thất điện ban 6,28% lưới có nhánh lưới điện Lưới điện mẫu IEEE-33 23 24 37 24 25 s34, s35, s36, s37 mở lưới điện có tổn có khóa điện thường đóng với có 33 nút 37 nhánh, bao gồm 32 nhánh dự phòng phòng với các khóa điện tổn 6,28% lướitỉcóp.u điện phịng với 55khóa nhánh điện dự với khóa thất điệnthất ΔPđầu =bình 233,202 kW, lệp.u 0,90406 ápban trung 0,90406 p.u 0,90406 áp trung bình Vav =điện áp trung bình VVavav==và có 33 nút 37 nhánh, bao gồm 32 thất điện ΔP = 233,202 kW, tỉ lệ có nhánh dự phịng với khóa 26 thường nhánh khóa điện đóng với điện tổn thất áp trung bình6,28% Vav = 0,90406 ban đầu lưới p.u có điện nhánh có khóa điện thường đóng 26 27 28 29 30 36 ban đầu 6,28% lưới có điện 27 28 29 30 với 31 31 32 32 33 tổn thất 22 nhánh dự phịng với khóa điện áp trung bình Vav = 0,90406 p.u 25 nhánh dự phịng với khóa điện 34 áp trung bình Vav = 0,90406 p.u 12 3 4 5 6 7 8 9 10 10 11 11 18 1213 1314 1415 1516 1617 1718 33 19 19 20 20 2121 22 35 Hình Sơ đồ kết nối trước tái cấu hình lưới Hình Sơ đồ kết nối trước tái cấu hình lưới TẠP CHÍ KHOA HỌC Thơng QUẢN LÝ VÀ Bảng CƠNG1: NGHỆ STT số lưới mẫu IEEE-33 nút Từ nút Đến nút R X P (KW) 0.0922 0.0470 100 Q (KVAr) 60 19 19 20 20 2121 22 35 Hình Sơ đồ kết nối trước tái cấu hình lưới Bảng 1: Thông số lưới mẫu IEEE-33 nút Bảng 1: Thông số lưới mẫu IEEE-33 nút STT Từ nút Đến nút R X P (KW) 1 0.0922 0.0470 100 2 0.4930 0.2511 90 3 0.3660 0.1864 120 4 0.3811 0.1941 60 5 0.8190 0.7070 60 6 0.1872 0.6188 200 7 0.7Il4 0.2351 200 8 1.0300 0.7400 60 9 10 1.0400 0.7400 60 10 10 11 0.1966 0.0650 45 11 11 12 0.3744 0.1238 60 12 12 13 1.4680 1.1550 60 13 13 14 0.5416 0.7129 120 14 14 15 0.5910 0.5260 60 15 15 16 0.7463 0.5450 60 16 16 17 1.2890 1.7210 60 17 17 18 0.7320 0.5740 90 18 19 0.1640 0.1565 90 19 19 20 1.5042 1.3554 90 20 20 21 0.4095 0.4784 90 21 21 22 0.7089 0.9373 90 22 23 0.4512 0.3083 90 23 23 24 0.8980 0.7091 420 24 24 25 0.8960 0.7011 420 25 26 0.2030 0.1034 60 26 26 27 0.2842 0.1447 60 27 27 28 1.0590 0.9337 60 28 28 29 0.8042 0.7006 120 29 29 30 0.5075 0.2585 200 30 30 31 0.9744 0.9630 150 31 31 32 0.3105 0.3619 210 32 32 33 0.3410 0.5302 60 33 21 2 34 14 2 35 12 22 2 36 18 33 0.5000 0.5000 37 25 29 0.5000 0.5000 Kết mô Q (KVAr) 60 40 80 30 20 100 100 20 20 30 35 35 80 10 20 20 40 40 40 40 40 50 200 200 25 25 20 70 600 70 100 40 - TẠP CHÍ KHOA HỌC QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ Kết mơ tốn tái cấu hình lưới điện phân bố tối ưu với IPSO PSO thể Bảng 37 25 Kết mô 29 0.5000 0.5000 - - Kết mô t mô tốn tái cấu hình lưới điện phân bố tối ưu với IPSO Kết mơ tốn tái cấu hình lưới điện phân bố tối ưu với IPSO PSO thể BảngBảng thểhiện Kết tính tốn sau tái cấu hình lưới Bảng 2:Bảng Kết 2:quả tính tốn sau tái cấu hình lưới Thuật tốn Khóa mở Ban đầu s20, s34, s35, s36, s37 s7, s9, s14, s32, s37 IPSO s7, s9, s13, s32, s37 PSO i PSO phương thức kết nối cấu ΔP (kW) Vmin (p.u) 233.202 0.904 138.927 0.942 142.460 0.940 hình lại Hình với khóa Với PSO phương thức kết nối hình lại Hình với khóa điện (s7, s9, s9, s14, s32, s37), sau tái cấu hình giảm tái cấu hình lưới 233,202 kW sau tổn thất bang đầu Điện áp thấp ban đầu giảm 40.42 % so với tổn thất ban đầu Điện áp áp Hình Sau mô IPSO phương thức tổn kết nối lướibang điện 38,9% so với thất đầu.tại cấu p.u, đồ thi điện áp trình diễn Hình u Hình 3với cáckhóa khóa (s7,s37) s9,Tổn s14, s37) s14, s32, thất s32, điện công suấtTổn trước thất cấulại hình lại Hình với điện (s7, điện (s7, s9, s14, s37), táiso với điện cơng trướccịn khi138.9275 tái cấukWhình tái cấu hình suất giảm xuống xuống cịn s32, 142.4693 kWsau giảmkhi 38,9% ình giảm xuống cịn kW p.u tăng saulênkhi tái cấu thấp ban233,202 đầu 0,90406 0,9404 0,90406 p.u tăng lên 142.4693 0.94234 p.u, kW đồ thị điện lưới hình giảm xuống cịn 138.9275 kW áp thấp ban đầu Đồ 0,90406 p.u % sosau vớikhitổn Hình thị điện áp lưới điện giảm IEEE-3340.42 nút trước tái thất ban đầu cấu hình lưới PSO ên 0.94234 p.u, đồ thị điện áp Điện áp thấp ban đầu 0,90406 p.u Sau mô IPSO tăng lên 0,9404 p.u, đồ thi điện áp ng thức kết nối lưới điện trình diễn Hình Hình Sơ đồ sau tái cấu hình lưới PSO Hình Đồ thịCHÍđiện TẠP KHOA áp HỌClưới điện IEEE-33 nút trước sau tái cấu hình lưới QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ PSO Hình Đồ thị điện áp lưới điện IEEE-33 nút trước sau tái cấu hình PSO 23 23 24 24 25 37 26 26 2727 28 28 29 29 30 30 31 31 32 32 33 22 25 34 36 12 3 4 5 6 7 8 9 10 10 11 11 18 12 13 13 14 14 15 15 16 16 17 17 18 33 19 19 20 20 2121 22 35 Hình Sơ đồ sau5 cấu hình IPSO lưới Hình Sơtáiđồ sau khilưới táibằng cấu hình IPSO nh Đồ điện áp5.lưới IEEE-33 trước sau táitáicấu hình lưới b Hình Đồ thìđiện điện áp lưới điện nút IEEE-33 nút trước sau cấu hình lưới IPSO IPSO KẾT LUẬN ong báo này, tác giả đề xuất toán IPSO để tái cấu hình lưới thuật tốn PSO IPSO TẠP CHÍ KHOA HỌC LÝ VÀtốn CƠNG NGHỆ thấy QUẢN thuật đề xuất IPS khắc phục nhược điểm IV KẾT LUẬN Trong báo này, tác giả đề xuất thuật toán IPSO để tái cấu hình lưới phân phối nhằm phân bố tối ưu cơng suất với mục đích giảm tổn thất cơng suất nâng cao chất lượng điện áp lưới điện phân phối Từ kết hai thuật toán PSO IPSO nhận thấy thuật toán đề xuất IPSO khắc phục nhược điểm thuật tốn PSO truyền thống ngăn ngừa hội tụ sớm vào cực trị địa phương toán cho kết tối ưu TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] A.Merlin and H Back, "Search for a minimal-loss operating spanning tree configuration in an urban power distribution system," Proc 5th Power System Computation Conference (PSCC), Cambridge, UK, 1975, pp.1-18 [2] D.Shirmohammadi and H W Hong, “Reconfiguration of electric distribution for resistive line loss reduction,” IEEE Trans Power Del., vol 4, no 2, pp 1492–1498, Apr 1989 [3] S.Civanlar, J J Grainger,H.Yin, and S S H Lee, “Distribution feeder reconfiguration for loss reduction,” IEEE Trans Power Del., vol 3, no.3, pp 1217–1223, Jul 1988 [6] N Rugthaicharoencheep and S Sirisumrannukul, “Feeder Reconfiguration for Loss Reduction in Distribution System with Distributed Generators by Tabu Search”, Int Journal Vol 3, pp 47 – 54, 2009 [7] R Eberhart and J Kennedy, “A new optimizer using particle swarm theory,” in MHS’95 Proc of the Sixth Int Symposium on Micro Machine and Human Science, pp 39– 43, 1995 [8] R.Srinivasa Rao, S.V.L.Narasimham, M.Ramalingaraju “Optimization of Distribution Network Configuration for Loss Reduction Using Artificial Bee Colony Algorithm” Int Journal of Electrical Power and Energy Systems Engineering 1;2, 2008 [9] Ray Daniel Zimmerman “Network Reconfiguration for loss Reduction In Three Phase Power Distribution Systems”, 1992 [10] H M Khodr, M A Matos, and J Pereira “Distribution Optimal Power Flow”, February 2004 [11] Flávio Vanderson Gomes, Sandoval Carneiro, Jr., Jose Luiz R Pereira, Marcio Pinho Vinagre, Paulo Augusto Nepomuceno Garcia, and Leandro Ramos de Araujo, “A New Distribution System Reconfiguration Approach Using Optimum Power Flow and Sensitivity Analysis for Loss Reduction”, IEEE Trans on Power Delivery, Vol 21, No 4, 2006 [4] J H Holland, “Adaptation in Natural and Artificial Systems”, First edit Cambridge, MA: MIT Press, 1975 [12] W.M Liu, Chin H.C and Yu G.J "An Effective Algorithm for Distribution Feeder Loss Reduction by Switching Operations", IEEE Trasmission and Distribution Conference 1999 [5] Kim, H., N Ko and K.-H Jung, “Artificial Neural-Network Based Feeder Reconfiguration for Loss Reduction in Distribution Systems”, IEEE Trans on Power Del., 8-3, pp 1356-1366, 1993 [13] W.M Lin and H.C Chin, “A New Approach for Distribution Reconfiguration for Loss Reduction and service Restoration”, IEEE trans On Power Delivery, Vol 13, No 3, July 1998 10 TẠP CHÍ KHOA HỌC QUẢN LÝ VÀ CÔNG NGHỆ [14] Y K Wu, C Y Lee, L C Liu, and S H Tsai, “Study of reconfiguration for the distribution system with distributed generators,” IEEE Trans Power Deliv., vol 25, no 3, pp 1678–1685, 2010 [15] Nguyễn Thanh Thuận “Tái cấu hình lưới phân phối sử dụng giải thuật tìm kiếm tối ưu”, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, 2016 [16] N Gupta, A Swarnkar, and K R Niazi, “Distribution network reconfiguration for power quality and reliability improvement using Genetic Algorithms,” Int J Electr Power Energy Syst., vol 54, pp 664–671, 2014 [18] T T Nguyen and A V Truong, “Distribution network reconfiguration for power loss minimization and voltage profile improvement using cuckoo search algorithm,” Int J Electr Power Energy Syst., vol 68, pp 233–242, 2015 [19] J Olamaei, T Niknam, and G Gharehpetian, “Application of particle swarm optimization for distribution feeder reconfiguration considering distributed generators,” Appl Math Comput., vol 201, no 1–2, pp 575–586, 2008 [17] A Asrari, S Lotfifard, and M Ansari, “Reconfiguration of Smart Distribution Systems With Time Varying Loads Using Parallel Computing,” IEEE Trans Smart Grid, pp 1–11, 2016 TẠP CHÍ KHOA HỌC 11 QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ ... trong? ?? ?lưới điện phối thuật tốn phân b? ?phân tối ưu cơngMơ 1.phỏng Hàm mục tiêu bàibằng toáncách thuật toán đề điện xuất đểhiện phân ưus? ?công thựcphân dụng suất lưới phốibố tối suất lướic? ?điện phân phốiMatlab... lượng điện ápvàtrên lưới Hàm LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI giảm tổn thất điện cải thiện chất thuật toán đề xuất để phân bố tối ưu công LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI lượng điện áp tiêu củanhư mục1.tiêu bàilưới toán. .. hình lưới bố tối ưu cơng (