Phân bố công suất tối ưu trong hệ thống điện có thiết bị FACTS sử dụng thuật toán lai DE-HS

Bài viết dựa trên cơ sở định lý luồng cực đại lát cắt cực tiểu (min-cut max-flow) và thuật toán DE, đồng thời cải tiến thuật toán DE trong thuật toán mới DE-HS giúp đưa ra các giải pháp ứng dụng trong bài toán lựa chọn vị trí lắp đặt thiết bị FACT vào hệ thống điện và bài toán OPF của hệ thống điện có thiết bị FACTS với các hàm mục tiêu khác nhau nhanh chóng và chuẩn xác.

PHÂN BAN TRUYỀN TẢI ĐIỆN | 297 PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TỐI ƯU TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN CÓ THIẾT BỊ FACTS SỬ DỤNG THUẬT TOÁN LAI DE-HS Võ Ngọc Điều1, Huỳnh Tiến Sỹ2, Lý Phúc Lạc3 Bộ môn Hệ thống điện, Trường Đại học Bách khoa TP HCM; Tổng cơng ty Điện lực miền Nam, Tập đồn Điện lực Việt Nam; Công ty Truyền tải điện 4, Tổng cơng ty Truyền tải điện Quốc gia Tóm tắt: Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu nâng cao tính ổn định linh hoạt hệ thống điện qua việc lắp đặt bổ sung phần cứng hệ thống điện, có ứng dụng cơng nghệ truyền tải điện xoay chiều linh hoạt (FACTS) Ngồi cơng trình phần cứng cịn có nghiên cứu ứng dụng phần mềm để tính tốn điều khiển qua việc hỗ trợ hệ thống mạng diện rộng (WAMS) Tuy nhiên, việc sử dụng giải thuật trí tuệ nhân tạo có ưu DE, DE-HS… để xem xét lựa chọn vị trí lắp đặt FACTS, loại bỏ tình trạng tắc nghẽn hệ thống khó khăn khơng gian tìm kiếm rộng hệ thống có số lượng nút hệ thống điện nước ta Ngoài ra, kỹ thuật tính tốn cổ điển số phương pháp trí tuệ nhân tạo khác GA, TS, PSO…, tính tốn tối ưu phân bố cơng suất (OPF) chưa thực mạnh mẽ Bài báo dựa sở định lý luồng cực đại lát cắt cực tiểu (min-cut max-flow) thuật toán DE, đồng thời cải tiến thuật toán DE thuật toán DE-HS giúp đưa giải pháp ứng dụng tốn lựa chọn vị trí lắp đặt thiết bị FACT vào hệ thống điện toán OPF hệ thống điện có thiết bị FACTS với hàm mục tiêu khác nhanh chóng chuẩn xác Từ khóa - áp dụng DE, DE-HS giải tồn OPF có kể đến thiết bị FACTS GIỚI THIỆU Trong trình phát triển lưới điện, để đảm bảo ổn định truyền tải, tăng khả truyền tải, đảm bảo ổn định điện áp nút vận hành bình thường kể trường hợp độ, đảm bảo mức đầu tư kinh tế yêu cầu mục tiêu mà hệ thống điện hướng tới Giải pháp đầu tư thiết bị bù linh hoạt để giải điểm nghẽn cục hệ thống lựa chọn tối ưu giai đoạn lưới điện chưa hồn thiện Để tính tốn nhanh đưa giải pháp vận hành tối ưu, kinh kế có nhiều thuật tốn đưa để giải toán OPF, nhiên với thực tiễn hệ thống lượng quản lý thông qua thị trường kinh tế làm toán OPF trở nên phức tạp Như biết, nhiều nghiên cứu giới áp dụng thuật toán DE vào hệ thống điện cho kết khả quan so với giải thuật khác Ngoài phương pháp HS sử dụng thành công để giải loạt vấn đề tối ưu hóa 298 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 Thuật tốn lai DE-HS đề xuất cách kết hợp chế DE HS Thứ nhất, hoạt động điều chỉnh độ cao HS ban đầu phối hợp với chế đột biến vi phân để nâng cao khả tìm kiếm Thứ hai, việc xem xét nhớ tăng cường hoạt động tỷ lệ lựa chọn giá trị lân cận sử dụng để tăng cường khả tìm kiếm So với HS thơng thường, việc sử dụng chế đột biến vi phân trao đổi chéo tăng cường khả tìm kiếm khai thác DE-HS Đây phiên cải tiến DE Rainer Storn Kenneth Price đề xuất ban đầu ứng dụng thành công cho nhiều toán tối ưu lĩnh vực khác công cụ mạnh mẽ để giải toán với hàm mục tiêu cực tiểu hóa hàm phi tuyến, khơng khả vi không gian liên tục Giải thuật DE, DE-HS sử dụng để giải tốn OPF có thiết bị FACTS Thuật toán đề xuất kiểm tra hệ thống IEEE 30 nút với thiết bị FACTS vị trí lựa chọn trước theo phương pháp hệ số độ nhạy, min-cut với chế độ cố, vận hành bình thường chế độ tình trạng khẩn cấp N-1 THIẾT BỊ FACTS Mơ hình thiết bị FACTS đề xuất tốn mơ hình TCPST Hình 1: Sơ đồ cấu tạo TCPST Một máy biến nối shunt từ mạng sau cung cấp tới máy biến nối tiếp để có điện áp bơm nhánh nối tiếp Cả máy biến điều chỉnh điện áp điểu khiển thyristor TCPST mơ hình biến áp dịch pha với tham số điều khiển p Hình Hình 2: Mơ hình TCPST phân bố công suất PHÂN BAN TRUYỀN TẢI ĐIỆN | 299 = = | |2 − −| | − 2 = − = −| |2 = ( ), | | = | | | | + | | cos( ) + ( ( sin( ) + cos( ) − ( ( sin( ) + sin( )) (1) cos( )) (2) sin( )) (3) cos( )) (4) + PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN VỊ TRÍ ĐẶT THIẾT BỊ FACTS Xét theo điều kiện kinh tế, việc lắp đặt thiết bị FACTS vị trí nút hệ thống vấn đề cần quan tâm Do với dao động phụ tải bất kỳ, thay đổi nguồn gia tăng phụ tải thường xuyên tương lai dẫn tới điểm nghẽn mạch mạng bị thay đổi nên lắp đặt thiết bị bù tất nhánh lưới điện để đảm bảo chống nghẽn mạch có thay đổi Vì cần thiết phải xác định tập hợp nhánh có nhiều khả gây tải thường xuyên cho hệ thống Đây tập hợp điểm xung yếu gọi điểm nút thắt cổ chai (bottle-neck) Việc lắp đặt thiết bị FACTS vịng có chứa tập hợp nhánh xung yếu khắc phục tải đáng kể cho hệ thống Ngoài ra, hệ thống điện thường lên quy hoạch vận hành dựa tiêu chuẩn an ninh (N-1) Sự cố làm tách vài tổ máy phát phụ tải tăng đột biến gây số tác động đáng kể lên phần tử hệ thống điện tải cục số đường dây điện áp số nút trạm giảm thấp Về vấn đề này, điều phối lại công suất phát nhà máy, điều phối lại tải tiếp tục loại/giảm khẩn cấp tải đường dây truyền tải vấn đề quan trọng vận hành hệ thống điện Thiết bị FACTS huy động hết khả phần tử non tải có để loại bỏ/giảm bớt tải đường dây tải điện Nhiều công trình nghiên cứu trước ứng dụng FACTS vận hành điều khiển hệ thống điện nhằm đạt mục tiêu đề như:  Sử dụng giải thuật Gen kết hợp với phương pháp PSO [1], DE TS/SA để tìm kiếm giải pháp tối ưu với hỗ trợ phần mềm máy tính, vị trí đặt, chủng loại, số lượng mã hố thơng số mạng điện để giải tốn OPF Điều làm khơng gian tìm kiếm lớn, thời gian chạy máy tính lâu, khó khả thi giải tốn OPF hệ thống điện có số nút lớn  Sử dụng phương pháp phân tích độ nhạy LI (loss senssivity index), hệ số PI (performace index) [4,5], Contingency Capacity Index (CCI), Thermal Capacity Index (TCI) [6] làm giảm khơng gian tìm kiếm 300 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017  Sử dụng “phương pháp thử sai” (trial and error method) để tìm vị trí tối ưu thiết bị FACTS mạng điện Nghĩa thử đặt thiết bị FACTS vào nhánh hệ thống cho phân bố lại cơng suất để tìm vị trí dung lượng thích hợp cho thiết bị FACTS hệ thống điện… Một phương pháp để xác định vị trí đặt tối ưu TCSC hệ thống điện công bố [3] dựa vào định lý luồng cực đại lát cắt cực tiểu (min-cut max-flow) Định lý chứng minh P Elias, A Feinstein C E Shannon năm 1956 năm đó, chứng minh cách độc lập L R Ford, Jr D R Fulkerson Định lý luồng cực đại lát cắt cực tiểu phát biểu ngành lý thuyết tối ưu hóa luồng cực đại mạng vận tải (flow network) Định lý phát biểu rằng: “Lượng cực đại luồng khả thông qua lát cắt tối thiểu” Ý tưởng thuật toán là: tồn đường từ nguồn (nút bắt đầu) đến điểm xả (nút cuối), với điều kiện tất cung đường cịn khả thơng qua, ta gửi luồng dọc theo đường Sau tìm đường khác tiếp tục Một đường cịn khả thơng qua đường có khả mở rộng thêm hay đường mà luồng qua cịn khả tăng thêm - gọi tắt đường tăng Trong hình học Topo, mặt cắt định nghĩa lát cắt, cắt đứt nhánh cho phân topo thành phần nguồn tải, giá trị thông qua mặt cắt tổng khả thông qua nhánh mặt cắt mặt cắt tối thiểu mặt cắt có giá trị thơng qua bé Như vậy, mặt cắt tối thiểu có khả vị trí cổ chai hệ thống vận chuyển Trong hệ thống điện hữu vừa thiết kế tồn tập hợp nhánh xung yếu có khả dẫn đến tải hệ thống điện có tăng tải tập phụ tải Tập hợp nhánh có khả tải gọi nút cổ chai hệ thống điện mặt cắt tối thiểu nút cổ chai hình Vi Nút nguồn S1 Z1 S2 Z2 Sm F=minc Vj Nút tải Zm Hình 3: Tập hợp nhánh xung yếu tìm từ chương trình max-flow Khi xảy tải trạng thái phân bố công suất thông thường tăng tải vào cao điểm, tăng trưởng phụ tải theo thời gian hay cố máy phát, nhánh tải phải nằm mặt cắt tối thiểu Vì để phần luồng lại dịng cơng suất qua nhánh tải cần phải tìm nhánh nằm tập mặt cắt tối thiểu PHÂN BAN TRUYỀN TẢI ĐIỆN | 301 qua, nhánh nằm ngồi tập hợp truyền công suất cho tải từ nhánh thuộc tập mặt cắt tối thiểu hay từ máy phát nối đến nhánh Hay nói cách khác, việc đặt TCSC hiệu đặt TCSC nhánh nằm mặt cắt tối thiểu Trên sở kết trình bày [3] ta có kết luận quan trọng việc xác định vị trí đặt thích hợp TCSC giải tình trạng tắc nghẽn hệ thống điện “Vị trí đặt thích hợp TCSC để giải tình trạng tắc nghẽn hệ thống vị trí nhánh lân cận (nhánh liệt kê có danh sách xác định thuật toán – cut) với nhánh bị q tải” Từ với việc tìm kiếm tập hợp nhánh có khả gây nghẽn mạch hệ thống nhanh chóng, xác, giúp cho việc giới hạn phạm vi khơng gian tìm kiếm lời giải hiệu khắc phục hạn chế phương pháp trước giải thuật Gen, phương pháp liệt kê thử sai… Bài viết dựa danh sách nhánh tìm theo thuật tốn – cut hệ thống IEEE30 nút hiệu chỉnh sử dụng kết [3] Việc tìm kiếm thơng số điều khiển thiết bị FACTS [3] tính tốn điều chỉnh theo nấc 1% chưa thực cách tìm kiếm ngẫu nhiên nên thuật tốn DE-HS áp dụng giải tốn OPF thơng số điều khiển TCSC tìm kiếm ngẫu nhiên với biến điều khiển khác xét tình trạng bình thường, tình trạng khẩn cấp với hàm mục tiêu cực tiểu chi phí nhiên liệu máy phát giải toán OPF với hàm mục tiêu cực tiểu tổng tổn hao, cực tiểu tổng độ lệch điện áp, cải thiện độ dự trữ ổn định điện áp GIẢI BÀI TOÁN OPF HỆ THỐNG IEE30 VỚI THUẬT TOÁN DE VÀ DE-HS Hệ thống mạng điện IEEE 30 nút sử dụng vào toán OPF để kiểm tra thuật toán đề xuất DE DE-HS Hệ thống mạng IEEE 30 nút bao gồm máy phát đặt nút 1, 2, 5, 8, 11 13 41 đường dây truyền tải, MBA đặt đường dây 6-9, 6-10, 4-12 28-27 nút 10 24 có đặt giàn tụ bù cơng suất phản kháng Công suất mạng IEEE 30 nút chọn 100 MVA Sơ đồ hình Hệ thống mạng IEEE 30 nút hiệu chỉnh thay đổi dựa hệ thống IEEE 30 nút chuẩn, bao gồm máy phát đặt nút 1, 2, 22, 27, 23 13 41 đường dây truyền tải nút 24 có đặt tụ bù công suất phản kháng Nút khơng có tải, thơng số chi tiết liệu nút, liệu đường dây lấy từ [39, 48] giới thiệu phần phụ lục giống hệ thống IEEE30 chuẩn Các hệ số chi phí máy phát điện giới hạn công suất truyền tải đường dây theo bảng C.1 bảng C.2 phần phụ lục tài liệu Để xác định vị trí lắp đặt thích hợp TCSC, thực việc giải tốn OPF cực tiểu hóa chi phí nhiên liệu máy phát sau:  Giải toán OPF khơng có TCSC bỏ qua giới hạn cơng suất truyền tải 302 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017  Giải tốn OPF khơng có TCSC  Giải tốn OPF với TCSC với vị trí thích hợp Từ thực bước sau:  Bước 1: Xác định đường dây q tải từ lời giải OPF khơng có TCSC bỏ qua giới hạn công suất truyền tải  Bước 2: Xác định tập hợp đường dây lân cận với đường dây tải  Bước 3: Xác định tập hợp hữu hạn đường dây theo min-cut  Bước 4: Đối chiếu danh sách đường dây lân cận với đường dây tải tập danh sách nhánh tìm theo – cut tìm nhánh trùng lặp hai danh sách để đặt TCSC  Bước 5: Áp dụng DE-HS giải toán OPF với vị trí đặt xác định  Bước 6: Đối chiếu so sánh Hình 4: Hệ thống mạng IEEE 30 nút chuẩn Ngoài ra, để xác định hiệu vị trí TCSC vừa tìm được, tốn OPF với hàm mục tiêu tổng tổn hao công suất tác dụng, cải thiện độ lệch điện áp, cải thiện độ ổn định điện áp xác định để thử nghiệm Số biến điều khiển hệ thống trường hợp 17 bao gồm công suất tác dụng 05 máy phát ngồi trừ cơng suất tác dụng nút cân bằng, điện áp máy PHÂN BAN TRUYỀN TẢI ĐIỆN | 303 phát, thông số chỉnh định điện áp 04 máy biến áp công suất bù phản kháng 02 giàn tụ bù 4.1 Xét chế độ vận hành bình thường, hàm mục tiêu cực tiểu chi phí nhiên liệu máy phát Bảng Kết lời giải tối ưu hệ thống IEEE30 hiệu chỉnh giải thuật DE-HS trường hợp Máy phát OPF khơng line limit OPF bình thường OPF với TCSC line 8-28 line 10-22 22 23 27 13 Tổng chi phí ($/h) TCSC8-28 TCSC10-22 46.1623 80.0000 50.0000 16.2808 0.0000 0.0000 1700.0729 22.9432 80.0000 35.3390 40.8224 13.3500 0.0000 1795.1791 45.9355 80.0000 50.0000 16.5270 0.0000 0.0000 1700.4088 56.4256% 46.2261% Bảng Công suất truyền qua đường dây hệ thống IEEE30 hiệu chỉnh trường hợp có xuất tải Line i-j MVA limit OPF không line limit OPF với TCSC line 8-28 line 10-22 32 35.6926 31.931 21 22 32 34.9116 31.9615 Bảng Danh sách đường dây thích hợp để xem xét lắp đặt TCSC hệ thống IEEE30 hiệu chỉnh Line Tập hợp nhánh theo min-cut [3] 38 37 10 40 16 35 28 29 27-30 27-29 6-8 8-28 13-12 25-27 10-22 21-22 Nhánh tải Nhánh xem xét đặt TCSC 6-8 Nhánh lân cận với nhánh 6-8 bị tải 21-22 Nhánh lân cận với nhánh 21-22 bị tải 304 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 140 Slmax Slopf without Linelimit 120 Line power flow 100 80 60 40 20 0 10 15 20 25 Branch 30 35 40 45 Hình 5: Công suất truyền tải qua nhánh hệ thống IEEE30 trạng thái OPF không xét đến giới hạn công suất truyền tải đường dây 140 Slmax Slopf 120 Line power flow 100 80 60 40 20 0 10 15 20 25 Branch 30 35 40 45 Hình 6: Cơng suất truyền tải qua nhánh hệ thống IEEE30 trạng thái OPF có xét đến giới hạn công suất truyền tải đường dây Quan sát thấy từ bảng tổng chi phí nhiên liệu tốn OPF khơng xét giới hạn truyền tải đường dây giảm 5,3% so với trường hợp OPF bình thường Tuy nhiên, tình trạng tắc nghẽn truyền tải xảy đường dây 10(6-8) 29(21-22) thể bảng (cột 3) tô đậm Lời giải OPF thu trường hợp tối ưu không bảo đảm vận hành PHÂN BAN TRUYỀN TẢI ĐIỆN | 305 140 Slmax Slopf TCSC 120 Line power flow 100 80 60 40 20 0 10 15 20 25 Branch 30 35 40 45 Hình 7: Cơng suất truyền tải qua nhánh hệ thống IEEE30 trạng thái OPF có TCSC 6 x 10 Max = 5593496.0802, Min = 1700.4088 Fitness function 0 10 10 10 Number of iterations = 300 10 Hình 8: Đặc tuyến hội tụ tốn OPF có TCSC hệ thống IEEE30 Bảng So sánh kết tìm kiếm lời giải DE-HS Máy phát Lời giải theo [3] Vị trí đặt TCSC theo min-cut tính toán lời giải theo DE-HS 22 23 27 13 46.26 80.0000 50.0000 16.22 0.0000 0.0000 1700.42 60%(line 8-28) 46.66% (line 10-22) 45.9355 80.0000 50.0000 16.5270 0.0000 0.0000 1700.4088 56.4256% (line 8-28) 46.2261% (line 10-22) Tổng chi phí ($/h) TCSC TCSC 306 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 Khi đó, TCSC đặt vị trí thích hợp cách sử dụng giải thuật min-cut loại bỏ trường hợp bị tải đường dây 10(6-8) 29(21-22) Từ bảng ta có tập hợp nhánh tìm thấy theo giải thuật min-cut nhánh nhánh 28(10-22) nhánh 40(8-28) 02 nhánh đặt TCSC phù hợp nhánh 28(10-12) nhánh 40(8-28) mặt vừa nhánh có danh sách xác định theo giải thuật min-cut, mặt khác vừa nhánh lân cận tương ứng với nhánh 10(6-8) 29(21-22) bị tải Thật vậy, kết lời giải có TCSC đặt nhánh 28 40 theo bảng ta thấy khơng chi phí nhiên liệu máy phát tiết kiệm 5,28% (gần với giá trị lời giải OPF không kể đến giới hạn công suất truyền tải đường dây) mà cịn loại bỏ tình trạng tắc nghẽn đường dây 10(6-8) 29(21-22) Về công suất tải đường dây có TCSC:  10(6-8) giảm từ 111,54% xuống 98,78%  29(21-22) giảm từ 109% xuống 99,87% Khả tải công suất đường dây có TCSC:  28(10-22) tăng lên từ 7,64497MVA (23,89%) lên 11,0276MVA (34,91%)  40(8-28) tăng từ 11,1695MVA (34,9%) lên 14,7328MVA (46,04%) 4.2 Xét chế độ tình trạng khẩn cấp, hàm mục tiêu cực tiểu chi phí nhiên liệu máy phát Bảng Công suất truyền qua đường dây hệ thống IEEE30 trường hợp OPF bỏ qua giới hạn công suất truyền tải đường dây cho thấy nhánh outage Line i-j 21 22 (32MVA limit) (32MVA limit) 2-4 35.4605 35.5296 23-24 35.4567 37.6236 4-6 35.0660 37.4117 15-18 35.6774 36.5827 2-6 35.1731 35.7942 Outage PHÂN BAN TRUYỀN TẢI ĐIỆN | 307 Bảng Công suất truyền qua đường dây hệ thống IEEE30 trạng thái OPF có TCSC cho thấy nhánh outage Line i-j (32MVA limit) 21 22 (32MVA limit) 2-4 31.9482 31.9922 23-24 31.0467 31.7347 4-6 31.4197 31.9307 15-18 31.5447 31.9473 2-6 31.8063 31.9937 Outage Bảng Kết lời giải OPF với TCSC trường hợp điện đường dây Nhánh outage 2-4 23-24 4-6 15-18 2-6 TCSC10-22 45.064% 58.9342% 58,5373% 54.084% 56.8439% TCSC8-28 55.0543% 67.0822% 52,6972% 63.2006% 51.6477% Tổng chi phí ($/h) 1707.9501 1702.6463 1703.2668 1701.5198 1709.4763 Tổng chi phí OPF 1995.5612 1937.3675 1808.8607 1941.0185 1912.3473 khơng có FACTS ($/h) Tiết kiệm % 14,41% 12,13% 5,83% 12,33% 10,6% Từ bảng 5, thấy nhánh 6-8 21-22 bị tải trường hợp điện đường dây 2-4, 23-24, 4-6, 15-18 2-6 (các nhánh tải trình bày in đậm) Tuy nhiên, đường dây tải loại bỏ giảm bớt cách đặt TCSC nhánh 8-28 10-22 tương ứng theo quy luật min-cut Từ bảng bảng 7, quan sát thấy tải đường dây truyền tải loại bỏ cách đặt TCSC đường dây 8-28 10-22 cho hầu hết trường hợp điện đường dây với thông số điều khiển TCSC là:  45.064%, 55.0543% đường dây 2-4 điện chi phí tiết kiệm 14,41%;  58.9342%, 67.0822% nhánh 23-24 điện chi phí tiết kiệm 12,13%%;  58,5373%, 52,6972% nhánh 4-6 điện chi phí tiết kiệm 5,83%;  54.084%, 63.2006% nhánh 15-18 điện chi phí tiết kiệm 12,33%;  56.8439%, 51.6477% nhánh 2-6 điện chi phí tiết kiệm 10,6% 308 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 Bằng cách áp dụng phương pháp min-cut để tìm vị trí thích hợp TCSC phạm vi tìm kiếm số đường dây cần phải xem xét để xác định vị trí đặt FACTS giảm đáng kể, có số đường dây mặt cắt tối thiểu cần xem xét 4.3 Xét chế độ vận hành bình thường, hàm mục tiêu cực tiểu tổng tổn hao công suất tác dụng Bảng Kết lời giải OPF OPF không TCSC OPF với TCSC line 8-28 line 10-22 Pg1 (MW) 4.6660 6.4604 Pg2 (MW) 52.0293 55.2318 Pg22 (MW) 30.9772 41.0052 Pg23(MW) 46.0319 31.5136 Pg27 (MW) 17.4071 16.6726 Pg13 (MW) 40.0000 40.0000 Vg1 (pu) 1.0246 1.0384 Vg2 (pu) 1.0275 1.0376 Vg5 (pu) 1.0318 1.0431 Vg8 (pu) 1.0688 1.0595 Vg11 (pu) 1.0434 1.0517 Vg13 (pu) 1.0868 1.0872 Qc5 (MVar) 0.1300 0.0000 Qc24 (MVar) 0.0000 0.0000 49.2986% 30.0116% TCSC10-22 TCSC8-28 Ploss (MW) 1.9115 1.6836 2100.2413 2043.8132 Total Voltage deviation 0.5647 0.7075 Max Voltage stability index 0.0508 0.0484 Tổng chi phí ($/h) Nhận xét: Đặc tuyến hội tụ hàm mục tiêu theo hình kết lời giải theo bảng ta thấy có TCSC vị trí đường dây 8-28 đường dây 10-22 làm cho tổng tổn hao hệ thống giảm khoảng 11.924% PHÂN BAN TRUYỀN TẢI ĐIỆN | 309 OPF with object Ploss 2.1 WITHOUT FACTS TCSC 2.05 Fitness function 1.95 1.9 1.85 1.8 1.75 1.7 1.65 2.5 10 2.6 10 Number of iterations Hình 9: Kết đặc tuyến hội tụ hàm mục tiêu 4.4 Xét chế độ vận hành bình thường, hàm mục tiêu cực tiểu tổng độ lệch điện áp Bảng Kết lời giải OPF OPF không TCSC OPF với TCSC line 8-28 line 10-22 Pg1 (MW) 28.5836 4.5594 Pg2 (MW) 23.8752 80.0000 Pg22 (MW) 20.9317 32.1518 Pg23(MW) 54.8132 45.2793 Pg27 (MW) 23.7686 0.0000 Pg13 (MW) 40.0000 29.8897 Vg1 (pu) 1.0092 1.0147 Vg2 (pu) 1.0164 1.0274 Vg5 (pu) 1.0173 1.0119 Vg8 (pu) 1.0294 1.0273 Vg11 (pu) 1.0087 1.0125 Vg13 (pu) 1.0419 1.0323 310 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 OPF khơng TCSC OPF với TCSC line 8-28 line 10-22 Qc5 (MVar) 0.0600 0.0000 Qc24 (MVar) 0.0000 0.0000 TCSC10-22 49.2804% TCSC8-28 45.3948% Ploss (MW) 0.1404 0.1347 Tổng chi phí ($/h) 2.7723 2.6802 2280.9133 1894.5089 0.0528 0.0507 Total Voltage deviation Max Voltage stability index OPF with object voltage deviation 0.154 WITHOUT FACTS TCSC 0.152 0.15 Fitness function 0.148 0.146 0.144 0.142 0.14 0.138 0.136 0.134 2.5 10 2.6 10 Number of iterations Hình 10: Kết đặc tuyến hội tụ hàm mục tiêu Nhận xét: Đặc tuyến hội tụ hàm mục tiêu theo hình 10 kết lời giải theo bảng ta thấy có TCSC vị trí đường dây 8-28 đường dây 10-22 làm cho tổng độ lệch điện áp hệ thống giảm khoảng 4.060% PHÂN BAN TRUYỀN TẢI ĐIỆN | 311 4.5 Xét chế độ vận hành bình thường, hàm mục tiêu cải thiện độ ổn định điện áp Bảng 10 Kết lời giải OPF OPF không TCSC OPF với TCSC line 8-28 line 10-22 Pg1 (MW) 31.3932 9.4410 Pg2 (MW) 24.1217 49.5887 Pg22 (MW) 20.2875 20.5716 Pg23(MW) 54.6227 52.0600 Pg27 (MW) 23.3771 21.0005 Pg13 (MW) 37.8841 38.9752 Vg1 (pu) 1.0499 1.0500 Vg2 (pu) 1.0532 1.0597 Vg5 (pu) 1.0506 1.0555 Vg8 (pu) 1.0633 1.0556 Vg11 (pu) 1.0511 1.0701 Vg13 (pu) 1.0786 1.0661 Qc5 (MVar) 0.1600 0.0300 Qc24 (MVar) 0.0100 0.0000 TCSC10-22 49.9667% TCSC8-28 50.0000% Ploss (MW) 0.0490 0.0463 2264.5334 2162.0270 Total Voltage deviation 2.4863 2.4371 Max Voltage stability index 0.8650 0.9378 Tổng chi phí ($/h) 312 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017 Hình 11: Kết đặc tuyến hội tụ hàm mục tiêu Nhận xét: Đặc tuyến hội tụ hàm mục tiêu theo hình 11 kết lời giải theo bảng 10 ta thấy có TCSC vị trí đường dây 8-28 đường dây 10-22 làm cho độ ổn định điện áp cải thiện 5.510% KẾT LUẬN Qua xem xét phân tích hệ thống IEEE30 hiệu chỉnh có bố trí lại vị trí máy phát, thay đổi lại giới hạn truyền tải công suất truyền tải đường dây xảy điểm tắc nghẽn hệ thống nên việc huy động nhà máy có mức chi phí rẻ bị hạn chế, dẫn đến tổng chi phí nhiên liệu máy phát tăng cao để đáp ứng nhu cầu công suất phụ tải Tuy nhiên, có thiết bị FACTS - TCSC đặt vị trí thích hợp hệ thống ta thấy loại bỏ tình trạng tắc nghẽn đường dây khơng điều kiện bình thường mà cịn điều kiện có cố điện 01 đường dây N-1, việc điều phối luồng công suất nhà máy thực dễ dàng, thuận lợi Nghiên cứu phát triển giải thuật – cut phương pháp sử dụng hệ số độ nhạy hệ số đánh giá có liên quan khác để xác định vị trí đặt tối ưu nhiều loại thiết bị FACTS mạng điện có số lượng nút lớn nhằm giảm khơng gian tìm kiếm để từ kết hợp sử dụng giải thuật trí tuệ nhân tạo có ưu DE, DE-HS,… tìm kiếm lời giải toán OPF đa mục tiêu Áp dụng thuật toán DE-HS để tìm kiếm thơng số điều khiển thiết bị FACTS lúc với thông số điều khiển khác để có trạng thái tối ưu OPF Từ nhận thấy tăng cường an ninh hệ thống điện cách phân bố công suất tối ưu trường hợp vận hành bình thường trường hợp tình trạng khẩn cấp với thơng số PHÂN BAN TRUYỀN TẢI ĐIỆN | 313 điều khiển FACTS thích hợp giúp làm giảm dịng cơng suất đường dây q tải, loại bỏ tình trạng tải, nâng cao hiệu suất hệ thống Ngồi xét tốn OPF với hàm mục tiêu khác tổng tổn hao công suất tác dụng, cải thiện độ lệch điện áp, cải thiện độ dự trữ ổn định điện áp, hệ thống có TCSC loại bỏ tình trạng tắc nghẽn hệ thống chứng tỏ hiệu thiết bị FACTS việc cải thiện yếu tố kỹ thuật có liên quan hệ thống điện Kết tính tốn trình bày viết chứng minh hiệu khả mạnh mẽ phương pháp tìm kiếm lời giải giải thuật DE-HS Kết so sánh với báo công bố khẳng định tiềm hiệu ưu việt kỹ thuật tính tốn cổ điển số phương pháp trí tuệ nhân tạo khác GA, TS, PSO Từ đây, DE-HS cơng cụ hữu hiệu để áp dụng phân tích, tính tốn tốn có liên quan hệ thống điện Tuy nhiên, thuật toán đề xuất DE DE-HS có nhược điểm giống phương pháp dựa vào trí tuệ nhân tạo khác chưa có sở toán học vững (chủ yếu dựa vào lý thuyết xác suất), kết tính tốn phụ thuộc nhiều vào thông số cài đặt ban đầu, kinh nghiệm phải nhiều thời gian, sử dụng nhiều máy tính thuận lợi cho việc thử nghiệm kiểm tra nhiều lần nhằm xác định thông số cài đặt hiệu quả, để đạt lời giải tốt thời gian tính tốn nhanh cho loại tốn OPF khác TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] M M Al-Hulail, M A Abido “Optimal Power Flow Incorporating Facts Devices using Particle Swarm Optimization” [2] K Shanmukha Sundar, H.M Ravikumar “Selection of TCSC location for secured optimal power flow under normal and network contingencies Electrical Power and Energy Systems 34 (2012) 29–37 [3] ThanhLong Duong, Yao JianGang, Viet Anh Truong “A new method for secured optimal power flowunder normal and network contingencies via optimal location of TCSC” Electrical Power and Energy Systems 52 (2013) 68–80 [4] A Arunya Revathi, N.S Marimuthu, P.S.Kannan and V Suresh Kumar “Optimal Active Power Flow with Facts Devices Using Efficient Genetic Algorithm” [5] Nuttachai Puttanon “Optimal Power Flow With Facts Devices By Particle Swarm Optimization” M.Eng Thesis Unpublished, AIT, Thailand, May 2007 [6] Rainer Storn, Kenneth Price “Differential Evolution – A Simple and Efficient Heuristic for Global Optimization over Continuous Spaces” [7] MATPOWER, a MATLAB Power System Simulation Package, Version 1, Available at: http://www.pserc.cornell.edu/matpower [8] Pandian Vasant ”Meta-Heuristics Optimization Algorithms in Engineering, Business, Economics, and Finance PETRONAS University of Technology, Malaysia  ... NGHỆ ĐIỆN LỰC TỒN QUỐC 2017  Sử dụng “phương pháp thử sai” (trial and error method) để tìm vị trí tối ưu thiết bị FACTS mạng điện Nghĩa thử đặt thiết bị FACTS vào nhánh hệ thống cho phân bố. .. thống cho phân bố lại cơng suất để tìm vị trí dung lượng thích hợp cho thiết bị FACTS hệ thống điện? ?? Một phương pháp để xác định vị trí đặt tối ưu TCSC hệ thống điện công bố [3] dựa vào định lý luồng... kiếm để từ kết hợp sử dụng giải thuật trí tuệ nhân tạo có ưu DE, DE-HS, … tìm kiếm lời giải toán OPF đa mục tiêu Áp dụng thuật toán DE-HS để tìm kiếm thơng số điều khiển thiết bị FACTS lúc với thông