Áp dụng thuật toán symbiotic organism search để tái cấu trúc lưới điện phân phối

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN ĐỨC VINH ÁP DỤNG THUẬT TOÁN SYMBIOTIC ORGANISM SEARCH ĐỂ TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2018 GVHD: PGS.TS VÕ NGỌC ĐIỀU HVTH: NGUYỄN ĐỨC VINH Cơng trình hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học : PGS TS Võ Ngọc Điều (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ GVHD: PGS.TS VÕ NGỌC ĐIỀU HVTH: NGUYỄN ĐỨC VINH ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Đức Vinh MSHV: 40900119 Ngày, tháng, năm sinh: 13/02/1991 Nơi sinh: Quảng Ngãi Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số : 60520202 I TÊN ĐỀ TÀI: Áp dụng thuật toán Symbiotic Organism Search để tái cấu trúc lưới điện phân phối II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tìm hiều tốn tái cấu trúc lưới điện phân phối - Nghiên cứu ứng dụng thuật toán Symbiotic Organism Search để giải toán tái cấu trúc lưới điện phân phối với hàm mục tiêu tổn thất công suất cải thiện độ lệch điện áp nút - Áp dụng giải thuật cho lưới điện chuẩn IEEE lưới điện thực tế III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 15/01/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 17/06/2018 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Võ Ngọc Điều Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA….……… (Họ tên chữ ký) GVHD: PGS.TS VÕ NGỌC ĐIỀU HVTH: NGUYỄN ĐỨC VINH LỜI CẢM ƠN Lời xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS TS Võ Ngọc Điều kiến thức kinh nghiệm quý báu thầy truyền đạt cho thời gian qua Thầy cung cấp tài liệu quý báu, đặc biệt báo khoa học, phương pháp nghiên cứu giúp tơi định hình ý tưởng cho luận văn Với dẫn khoa học hỗ trợ nhiệt tình tơi gặp khó khăn giúp tơi hồn thành luận văn Tơi đặc biệt cảm ơn nghiên cứu sinh Trần Thế Tùng Trong giai đoạn khó khăn q trình thực luận văn này, nghiên cứu sinh Trần Thế Tùng hỗ trợ hết lịng giúp tơi có tài liệu tham khảo, phương pháp làm việc khoa học để hồn thành tốt luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô khoa Điện – Điện tử, phòng Đào tạo sau đại học tạo điều kiện tốt kiến thức kỹ để thực luận văn Những kiến thức mà quý thầy khoa truyền đạt ln có giá trị thực tiễn to lớn giúp áp dụng thành cơng cơng việc Cuối tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành tốt luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả./ Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2018 Học viên Nguyễn Đức Vinh GVHD: PGS.TS VÕ NGỌC ĐIỀU HVTH: NGUYỄN ĐỨC VINH TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn sử dụng thuật toán Symbiotic Organism Search (SOS) để giải toán tái cấu trúc lưới điện phân phối với mục tiêu giảm tổn thất công suất độ lệch điện áp nút Thuật tốn SOS mơ tương tác loài sinh vật để tồn phát triển hệ sinh thái tự nhiên Thuật toán áp dụng để tìm cấu hình lưới điện với mục tiêu giảm tổn thất công suất độ lệch điện áp nút sử dụng phương pháp min-max để lựa chọn lời giải thỏa hiệp tốt cho toán Mức độ hiệu thuật toán SOS kiểm tra lưới điện chuẩn IEEE 33, 119 nút lưới điện thực tế 84, 136 nút Kết đạt được so sánh với phương pháp khác cho thấy hiệu thuật toán SOS việc giải toán tái cấu trúc với hai mục tiêu giảm tổn thất công suất độ lệch điện áp nút tốt so với phương pháp khác GVHD: PGS.TS VÕ NGỌC ĐIỀU HVTH: NGUYỄN ĐỨC VINH ABSTRACT This thesis presents a symbiotic organism search algorithm (SOS) for electric distribution network reconfiguration (NR) problem and the considered NR problem in this paper is to minimize real power loss and node voltage deviation The SOS algorithm simulates the symbiotic interaction strategies adopted by organisms to survive and propagate in the ecosystem This algorithm is applied to find the new optimal radial distribution network for real power loss minimization and node voltage deviation using max-min method for selection of the final compromised solution The effectiveness of the SOS algorithm has been tested on a standard IEEE 33-, 119-bus system and the real 84-, 136-bus system The obtained results are compared to other algorithm which confirm that the performance of the SOS method in solving electric distribution network reconfiguration problems in both minimize real power loss and node voltage deviation objectives GVHD: PGS.TS VÕ NGỌC ĐIỀU HVTH: NGUYỄN ĐỨC VINH LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận vằn hồn tồn tơi thực hướng dẫn khoa học PGS.TS Võ Ngọc Điều Các đoạn trích dẫn luận văn dẫn nguồn có độ xác cao phạm vi hiểu biết Kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Học viên Nguyễn Đức Vinh GVHD: PGS.TS VÕ NGỌC ĐIỀU HVTH: NGUYỄN ĐỨC VINH MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT LUẬN VĂN LỜI CAM ĐOAN DANH SÁCH CÁC HÌNH 11 DANH SÁCH CÁC BẢNG 13 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 14 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 15 1.1 Lý chọn đề tài 15 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ luận văn 16 1.2.1 Mục tiêu 16 1.2.2 Nhiệm vụ luận văn 16 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 16 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 16 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 16 1.3.3 Phương pháp nghiên cứu 17 1.4 Giá trị thực tiễn luận văn 17 1.5 Nội dung luận văn 17 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 18 2.1 Tổng quan lưới điện phân phối 18 2.1.1 Đặc điểm lưới điện phân phối 18 2.1.2 Nhiệm vụ lưới điện phân phối 20 2.1.3 Hiện trạng lưới điện phân phối Việt Nam 22 2.2 Tái cấu trúc lưới điện phân phối 23 2.2.1 Các toán tái cấu trúc lưới điện phân phối 24 2.2.2 Các phương pháp áp dụng để giải toán tái cấu trúc lưới điện phân phối 28 2.2.2.1 Kỹ thuật vịng kín – Giải thuật Merlin Back 28 2.2.2.2 Kỹ thuật đổi nhánh – Giải thuật Civanlar 30 2.2.2.3 Các giải thuật dựa trí tuệ nhân tạo 32 GVHD: PGS.TS VÕ NGỌC ĐIỀU 2.2.3 HVTH: NGUYỄN ĐỨC VINH Kết luận 37 CHƯƠNG 3: THÀNH LẬP BÀI TOÁN TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 39 3.1 Đặt vấn đề 39 3.2 Mô hình tốn học tốn tái cấu trúc lưới điện phân phối 39 3.2.1 Hàm mục tiêu 41 3.2.1.1 Hàm mục tiêu cho tổn thất công suất 41 3.2.1.2 Hàm mục tiêu cho độ lệch điện áp 41 3.2.2 Phương pháp min-max 41 3.2.3 Các vấn đề ràng buộc 42 3.2.4 Xây dựng vòng độc lập 42 3.2.5 Giải thuật kiểm tra cấu trúc hình tia LĐPP 47 CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG THUẬT TOÁN SYMBIOTIC ORGANISM SEARCH ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN TÁI CẤU TRÚC LĐPP 49 4.1 Phương pháp Symbiotic Organism Search 49 4.1.1 Mutualism phase (hỗ sinh) 51 4.1.2 Commensalism phase (hội sinh) 52 4.1.3 Parasitism phase (ký sinh) 53 4.2 Các bước thực thuật toán SOS để giải toán tái cấu trúc lưới điện 53 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ TÍNH TỐN 56 5.1 Thiết lập tham số 56 5.1.1 Tham số ước lượng đếm (FE) 56 5.1.2 Số cá thể (ecosize) 56 5.1.3 Số vòng lặp tối đa 56 5.2 Mạng điện phân phối IEEE 33 nút 57 5.2.1 Giới thiệu Mạng điện phân phối IEEE 33 nút 57 5.2.2 Áp dụng giải thuật SOS cho mạng điện IEEE 33 nút 58 5.3 Mạng điện 84 nút 61 5.3.1 Giới thiệu mạng điện phân phối 84 nút 61 5.3.2 Áp dụng giải thuật SOS cho mạng điện 84 nút 62 GVHD: PGS.TS VÕ NGỌC ĐIỀU HVTH: NGUYỄN ĐỨC VINH 5.4 Mạng điện IEEE 119 nút 66 5.4.1 Giới thiệu mạng điện phân phối IEEE 119 nút 66 5.4.2 Áp dụng giải thuật SOS cho mạng điện IEEE 119 nút 68 5.5 Mạng điện 136 nút 71 5.5.1 Giới thiệu mạng điện phân phối 136 nút 71 5.5.2 Áp dụng giải thuật SOS cho mạng điện 136 nút 72 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 75 6.1 Kết luận 75 6.2 Hướng phát triển đề tài 75 6.3 Lời kết 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 PHỤ LỤC 83 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 90 10 ... Tìm hiểu toán tái cấu trúc lưới điện phân phối  Nghiên cứu phương pháp Symbiotic Organism Search  Ứng dụng thuật toán Symbiotic Organism Search để giải toán tái cấu trúc lưới điện phân phối với... điểm lưới điện phân phối 18 2.1.2 Nhiệm vụ lưới điện phân phối 20 2.1.3 Hiện trạng lưới điện phân phối Việt Nam 22 2.2 Tái cấu trúc lưới điện phân phối 23 2.2.1 Các toán tái cấu trúc lưới điện phân. .. TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 2.1 Tổng quan lưới điện phân phối 2.1.1 Đặc điểm lưới điện phân phối Lưới điện phân phối (LĐPP) lưới điện trực tiếp chuyển tải điện từ trạm