(Luận văn thạc sĩ) tái cấu hình khôi phục cung cấp điện cho lưới điện phân phối

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LẠI NGUYỄN THÀNH ĐẠT TÁI CẤU HÌNH KHƠI PHỤC CUNG CẤP ĐIỆN CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 8520201 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LẠI NGUYỄN THÀNH ĐẠT TÁI CẤU HÌNH KHƠI PHỤC CUNG CẤP ĐIỆN CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 8520201 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LẠI NGUYỄN THÀNH ĐẠT TÁI CẤU HÌNH KHƠI PHỤC CUNG CẤP ĐIỆN CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 8520201 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRƯƠNG VIỆT ANH Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2020 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Lại Nguyễn Thành Đạt Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 15/09/1996 Nơi sinh: TP.HCM Quê quán: Bình Chánh, TP.HCM Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: E11/323/3 ấp xã Đa Phước, huyện Bình Chánh, TP.HCM Điện thoại quan: Điện thoại nhà riêng: 0837780053 Fax: lnthanhdat1509@gmail.com E-mail: II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: Đại học: Hệ đào tạo: quy Thời gian đào tạo từ 08/2014 đến 08/2018 Nơi học (trường, thành phố): trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Ngành học: Điện – Điện tử Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: thiết kế mơ hình cáp ngầm lưới điện phân phối cho toán định vị cố cáp Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: 20/07/2018 trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Người hướng dẫn: PGS.TS.Trương Việt Anh i P (W) STT Nhánh Chiều dài (km) 14 Nhanh14 0.052 0.007592 0.016016 300 89.50431 182.4581 15 Nhanh15 0.071 0.010366 0.021868 300 84.27074 220.8427 16 Nhanh16 0.061 0.008906 0.018788 300 78.48762 164.59 17 Nhanh17 0.016 0.002336 0.004928 300 60.97698 26.05703 18 Nhanh18 0.018 0.002628 0.005544 300 207.7765 340.3605 19 Nhanh19 0.026 0.003796 0.008008 300 205.7718 482.1905 20 Nhanh20 0.075 0.01095 300 204.4404 1372.99 21 Nhanh21 0.017 0.002482 0.005236 300 42.02415 13.14979 22 Nhanh22 0.068 0.009928 0.020944 300 28.32265 23.89132 23 Nhanh23 0.365 0.05329 0.11242 300 15.41358 24 Nhanh24 0.032 0.004672 0.009856 300 136.1351 259.7546 25 Nhanh25 0.041 0.005986 0.012628 300 110.2429 218.2519 26 Nhanh26 0.039 0.005694 0.012012 300 45.99799 36.14201 27 Nhanh27 0.023 0.003358 0.007084 300 32.04445 10.34437 28 Nhanh28 0.06 0.00876 0.01848 300 26.07976 17.874 29 Nhanh29 0.047 0.006862 0.014476 300 24.92793 12.79192 30 Nhanh30 0.068 0.009928 0.020944 300 19.22453 11.00727 31 Nhanh31 0.084 0.012264 0.025872 300 0.002563 32 Nhanh32 0.018 0.002628 0.005544 300 3.286944 0.085171 33 Nhanh33 0.044 0.006424 0.013552 300 17.34354 5.796849 34 Nhanh34 0.108 0.015768 0.033264 300 50.48593 120.5682 35 Nhanh35 0.102 0.014892 0.031416 300 43.58953 84.88532 36 Nhanh36 0.83 0.12118 0.25564 300 270.5515 26609.66 37 Nhanh37 1.175 0.17155 0.3619 300 260.0566 34804.05 38 Nhanh38 0.562 0.082052 0.173096 300 242.8021 14511.3 39 Nhanh39 0.115 0.01679 0.03542 300 236.9508 2828.047 40 Nhanh40 0.105 0.01533 0.03234 300 232.4869 2485.758 41 Nhanh41 0.75 0.1095 0.231 300 230.5244 17456.49 42 Nhanh42 0.825 0.12045 0.2541 300 127.2417 5850.078 43 Nhanh43 0.901 0.131546 0.277508 300 123.666 6034.925 44 Nhanh44 0.23 0.03358 0.07084 300 119.9543 1449.528 45 Nhanh45 0.5 0.073 0.154 300 0 46 Nhanh46 2.16 0.31536 0.66528 300 49.14434 47 Nhanh47 0.03 0.00438 0.00924 300 5.808333 0.443279 48 Nhanh48 1.15 0.1679 0.3542 300 99.76651 5013.03 49 Nhanh49 0.059 300 96.189 239.0973 R X 0.0231 0.008614 0.018172 57 Idm (A) I nhánh (A) P (W) STT Nhánh Chiều dài (km) R X 50 Nhanh50 0.03 0.00438 0.00924 300 90.40383 107.391 51 Nhanh51 0.035 0.00511 0.01078 300 86.2206 113.9627 52 Nhanh52 0.124 0.018104 0.038192 300 82.41079 368.8576 53 Nhanh53 0.019 0.002774 0.005852 300 76.20694 48.3299 54 Nhanh54 0.032 0.004672 0.009856 300 73.43522 75.58425 55 Nhanh55 0.135 0.01971 0.04158 300 68.41525 276.7623 56 Nhanh56 0.112 0.016352 0.034496 300 63.67804 198.914 57 Nhanh57 0.024 0.003504 0.007392 300 56.39343 33.43036 58 Nhanh58 0.068 0.009928 0.020944 300 21.57052 13.85783 59 Nhanh59 0.064 0.009344 0.019712 300 10.80707 3.273812 60 Nhanh60 0.236 0.034456 0.072688 300 0 61 Nhanh61 0.075 0.01095 0.0231 300 2.913053 0.2787 62 Nhanh62 0.24 0.03504 0.07392 300 7.982655 6.696728 63 Nhanh63 0.216 0.031536 0.066528 300 28.19121 64 Nhanh64 0.045 0.00657 0.01386 300 28.26503 15.74635 65 Nhanh65 0.036 0.005256 0.011088 300 23.34055 8.589999 66 Nhanh66 0.149 0.021754 0.045892 300 14.00572 12.80056 67 Nhanh67 0.08 0.01168 0.02464 300 11.34285 68 Nhanh68 2.1 0.3066 0.6468 300 6.012159 33.1421 69 Nhanh69 0.064 0.009344 0.019712 300 4.953809 0.687836 70 Nhanh70 0.022 0.003212 0.006776 300 0.000668 71 Nhanh71 0.101 0.014746 0.031108 300 0.003082 -3.4E-07 72 Nhanh72 0.051 0.007446 0.015708 300 3.582189 0.286609 73 Nhanh73 0.071 0.010366 0.021868 300 9.784759 74 Nhanh74 2.12 0.30952 300 13.88802 178.8612 Idm (A) I nhánh (A) 0.65296 225,81 Bảng 4.7 So sánh kết Vị trí khóa mở TOPO PSO 12-13, 31-32, 15-23, 31-66, 55-56, 67-68 12-13; 31-32; 15-23; 56-57; 65-66; 66-67 58 P (W) Idm (A) I nhánh max (A) 229.720 300 279 225.810 300 288 So sánh kết PTOPO > PPSO (229.720 > 225.810) (kW) ImaxTOPO < ImaxPSO (279 < 288) (A) Từ kết cho thấy, tìm cấu hình tối ưu TOPO tổn thất công suất cao so với sử dụng giải thuật PSO đề xuất khơng cịn nhánh dây q tải Tuy nhiên dịng tải lớn tính theo TOPO bé tính theo phương pháp PSO Kết luận qua kết trên, giải thuật PSO kết hợp với phương pháp tính BW/FW phương pháp tin cậy ứng dụng việc tái cấu hình lưới cho lưới điện khơng cịn tượng q tải nhánh dây có cố xảy Hình 4.4 Trạng thái đường dây tái cấu hình PSO 59 4.3 Đánh giá kết luận Thuật toán PSO kết hợp phương pháp tính tổn hao cơng suất BW/FW áp dụng thành công việc xác định tối ưu vị trí khóa điện lưới điện Qua đó, với cấu hình tối ưu, tượng tải nhánh khơng cịn, khả cân tải tốt tổn thất giảm đáng kể Giải thuật PSO số nhược điểm thời gian tính tốn tăng lưới điện lớn có nhiều nút Cần kết hợp với nhiều thuật tốn khác để cải thiện kết tốc độ tính tốn Điểm luận văn: Luận văn sử dụng phương pháp BW/FW làm cơng cụ tính phân bố cơng suất kết hợp với giải thuật PSO tìm kiếm tối ưu qua nhiều lần lặp lại Cải tiến so với phương pháp khác là: chọn kết theo phương pháp khác cho kết cục bộ, nên luận văn đưa hướng giải lặp lại nhiều lần cho kết tối ưu 4.4 Để xuất hướng phát triển Thuật toán PSO kết hợp với BW/FW dùng tái cấu hình lưới để tránh q tải đường dây Có thể ứng dụng giải thuật vào công tác tái cấu hình xử lý cố bất ngờ, khơi phục cung cấp điện Cần kết hợp với nhiều thuật toán khác để dần cải thiện thời gian tính độ tin cậy giải thuật 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] J.S Wu, K.L Tomsovic and C.S Chen, A heuristic approach to feeder switching operations for overload, faults, unbalanced flow and maintenance, IEEE Trans Power Deliver),, (4) (1991) 1579-1585 [2] C.S Chen, J.S Wu and C.S Moo, Fault restoration by optimizing switch configuration in distribution systems, J Chin Inst Eng., 12 (6) (1989) 781-789 [3] E.N Dialynas and D.G Michos, Interactive modelling of supply restoration procedures in distribution system operation, IEEE Trans Power Deliver),, (3) (1989) 1847 1854 [4] H Kim, Y Ko and K.H Jung, Algorithm of transferring the load of the faulted substation transformer using the best-first search method, IEEE Trans Power Delivery, (3) (1992) 1434 1442 [5] C.C Liu, S.J Lee and S.S Venkata, An expert system operational aid for restoration and loss reduction of distribution systems, IEEE Trans Power Syst., (2) (1988) 619-626 [6] S Devi, D.P Sen Gupta and S Sargunaraj, A search technique for restoring power supply in complex distribution systems, Power Systems Jor the Year 2000 and Beyond, Proc 6th Nat Power Systems Con£, Bombay, India, 1990, Tata McGrawHill, New Delhi, pp 122 125 [7] S Devi, D.P Sen Gupta and S Sargunaraj, Optimal restoration of supply following a fault on large distribution systems, Int Conf Advances in Power System Control, Operation and Management (APSCOM), Hong Kong, 1991, Conf Publ No 348, IEE, Hong Kong, Vol 2, pp 508-513 [8] J Nahman and G Strbac, A new algorithm for service restoration in large-scale urban distribution systems, Electr Power Syst Res., 29 (1994) 181-192 61 [9] James Kennedy and Russell Eberhart, Particle Swarm Optimization, IEEE Trans Power Syst, (1995) 1942-1948 [10] Clara Marina Martínez, Dongpu Cao, in Ihorizon-Enabled Energy Management for Electrified Vehicles, pp 41, 2019 [11] J A Michline Rupa, S Ganesh, Power Flow Analysis for Radial Distribution System Using Backward/Forward Sweep Method, 2014 [12] Trieu Ngoc Ton, Anh Viet Truong, Tu Phan Vu, Applying improved Backward/Forward method in optimizing power distribution connected DG, 2019 [13] Liu W.M., Chin H.C and Yu G.J "An Effective Algorithm for Distribution Feeder Loss Reduction by Switching Operations", IEEE Trasmission and Distribution Conference 1999 [14] Quyền Quy Ánh, Trương Việt Anh, Nguyễn Bội Khuê “Giải thuật Hueristic cực tiểu tổn thất công suất lưới điện phân phối”, tạp chí khoa học & công nghệ số 41/2003 [15] Trương Việt Anh, Phạm Sỹ Quốc Hưng, Quyền Quy Ánh, Nguyễn Bội Khuê,“Giải thuật lai Hueristic – gien giảm tổn thất công suất lưới điện phân phối”, tạp chí khoa học & cơng nghệ số 44+45/2003 [16] Trương Việt Anh, Quyền Quy Ánh, Nguyễn Bội Kh,“Hàm F giải thuật hueristic vịng kín tái cấu trúc lưới điện phân phối giảm tổn thất công suất”, tạp chí khoa học & cơng nghệ số 48+49/2004 62 TÁI CẤU HÌNH KHƠI PHỤC CUNG CẤP ĐIỆN CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI Reconfiguration to recovery power supply for distribution network Lại Nguyễn Thành Đạt Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh Tóm tắt Để tránh cố tải gây ra, tái cấu hình lưới giải pháp tiết kiệm chi phí Q trình thực việc thao tác đóng/mở khóa điện, đặc biệt khóa liên kết mạch vịng Việc thao tác đóng/mở khóa điện với nhiều mục tiêu dẫn đến trình phức tạp, cần phải có giải thuật tối ưu để hỗ trợ Mục tiêu đề tài tập trung xây dựng phương pháp heuristic để có cố xảy ra, tải đường dây, chuyển đổi trạng thái khóa điện phải đảm bảo không tải cho lưới tổn hao công suất bé Đề tài đề xuất sử dụng giải thuật PSO kết hợp phương pháp tính phân bố cơng suất Backward/Forward để tìm vị trí mở khóa điện tối ưu cho lưới điện Đề tài kiểm chứng khả giải thuật LĐPP mẫu 33 nút IEEE lưới điện thực tế trạm Lê Minh Xuân nhằm chứng tỏ khả giải thuật thông qua phần mềm PSS – ADEPT Matlab Abstract To avoid the problem of overloading, reconfiguring the grid is a cost-effective solution This process is carried out by manipulating the opening and closing of the electric locks, especially the loop switch The manipulation of opening / closing electric locks with many goals leads to this complex process, requiring optimal algorithms to support The objective of the project is to focus on building the heuristic method so that when a problem occurs, the line overloads, switching the lockout state but must ensure no overload for the grid and small power loss The proposed project uses the PSO algorithm to combine the Backward / Forward power distribution method to find the optimal electrical unlocking position for the grid The project verifies the ability of the algorithm on IEEE 33node model distribution network and the actual grid of Le Minh Xuan station to demonstrate the algorithm's ability through PSS - ADEPT and Matlab software Từ khóa: khơi phục cung cấp điện; tái cấu hình; lưới điện phân phối; Backward/Forward; tái cấu trúc lưới ĐẶT VẤN ĐỀ Đối với nước ta giai đoạn phát triển yêu cầu việc đảm bảo cung cấp điện liên tục, ổn định vấn đề phải ưu tiên hàng đầu ngành điện Do tốc độ phát triển xã hội ngày nhanh, từ nhu cầu sử dụng điện đồng thời tăng theo Để đáp ứng kịp thời tăng trưởng đó, ngành điện phải đầu tư nâng cấp kịp thời hệ thống điện hữu Việc gián đoạn cung cấp điện không mong muốn thực tế gián đoạn cung cấp điện xảy thường xuyên nhiều tác nhân khác nhau, có nguyên nhân khách quan nguyên nhân chủ quan Hiện nay, nhu cầu sử dụng tải ngày tăng phục vụ cho sinh hoạt ngày sản xuất Việc phát triển vượt bậc nhu cầu sử dụng điện tín hiệu tốt cho tăng trưởng xã hội Bên cạnh có vấn đề phát sinh Khi tăng tải khơng có giải pháp cải tiến, nâng cấp lưới điện hữu sớm xuất cố đặc biệt tải gây Cũng có trường hợp, lưới hữu gặp cố bắt buộc phải chuyển tải, tuyến dây vận hành chế độ bình thường phải chịu tải thời gian dài để khắc phục cố lưới điện Quá trình thực việc thao tác đóng/mở khóa điện, đặc biệt khóa liên kết mạch vòng, nguồn, trường hợp đặc biệt việc tái cấu hình lưới điện Do việc thao tác đóng/mở khóa điện với nhiều mục tiêu nên q trình phức tạp cần phải có giải thuật tối ưu để hỗ trợ Như vậy, việc tái cấu hình lưới cần thiết để lưới điện vận hành an toàn, hiệu quả.[1] CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giải thuật PSO Phương pháp tối ưu bầy đàn dạng thuật tốn tiến hóa quần thể biết đến trước giải thuật di truyền (Genetic Algorithm – GA) Được phát triển giới thiệu vào năm 1995 James Kennedy Russell C Eberhart Thuật tốn mơ việc đàn chim bay tìm kiếm thức ăn chia sẻ thơng tin cho bầy đàn chúng PSO áp dụng cho nhiều lĩnh vực tối ưu hóa thuật tốn có khác.[2] PSO chia sẻ nhiều điểm tương đồng kỹ thuật tính tốn tiến hóa thuật toán di truyền Hệ thống khởi tạo với giải pháp ngẫu nhiên tìm kiếm tối ưu cách cập nhật hệ So với GA, lợi PSO giảm thông số để điều chỉnh phù hợp dễ thực Xét toán tối ưu hàm mục tiêu F khơng gian n chiều Mỗi vị trí khơng gian điểm tọa độ n chiều Hàm F hàm mục tiêu (fitness function) xác định không gian n chiều nhận giá trị thực Mục đích tìm điểm cực tiểu hàm F miền xác định 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 Mỗi cá thể biết vị trí tốt pbest vị trí tốt tồn nhóm cá thể gbest Cá thể có vận tốc hướng bay cá thể Trong hệ: vận tốc vị trí cá thể cập nhật [3] Phương trình cập nhật vận tốc Vik+1 =wvik +c1rand1 x (pbest1 – xik) + c2rand2 x (gbest1 – xik) (1) Phương trình cập nhật vị trí xik+1 =xik + Vik+1 (2) Mỗi cá thể vòng lặp k với: vik = (vki1, vki2,…, vkiN) : vận tốc cá thể i vòng lặp k Vik+1: vận tốc cá thể i vòng lặp k+1 W: trọng lượng quán tính Cj: hệ số gia tốc, j=1,2 RandI: số ngẫu nhiên xik = (xki1, xki2…, xkiN): vị trí cá thể i vòng lặp k Pkbesti = (Pkbesti1, Pkbesti2… PkbestiN) giải pháp tốt cá thể i vòng lặp k Gbest: Vị trí cá thể tốt tồn quần thể xik+1: vị trí cá thể i vòng lặp k+1 Giải thuật PSO thực theo bước sau: Bước 1: Khởi tạo quần thể ban đầu cách ngẫu nhiên, lời giải phải thỏa mãn ràng buộc toán chưa biết tối ưu hay chưa Tùy tốn cụ thể mà ta chọn kích thước quần thể thích hợp Bước 2: Tính hàm mục tiêu yếu tố quan trọng để tìm đáp án giải thuật Hàm mục tiêu xây dựng cho giá trị phải phản ánh giá trị thực cá thể việc đáp ứng yêu cầu toán Mỗi cá thể tự tính tốn bước di chuyển dựa yếu tố - Hướng chuyển động v - Vị trí tốt khứ cá thể - Vị trí tốt quần thể Hình 2.1 Chuyển động cá thể Tương tự thực tế: Mỗi cá thể quần thể có tính cách, thể qua hai tham số ngẫu nhiên R1, R2 Thơng thường giá trị R1, R2 tạo vòng lặp tạo ngẫu nhiên khoảng [0,1] Còn c1 c2 số mơ tả có cá thể hướng vị trí tốt Nó đặc trưng cho kinh nghiệm tính xã hội Tùy tốn cụ thể mà lấy giá trị thích hợp Cập nhật vị trí tốt cho quần thể: Trong PSO biến gbest (global best) biến đại diện cho quần thể, thể trạng thái, vị trí quần thể Bước 3: Cập nhật giá trị Cập nhật bước lặp: Trong bước lặp cập nhật gbest Giá trị có tác động đến cá thể khác, tức cá thể khác thấy thay đổi vào để có hướng di chuyển thích hợp Giải thuật PSO có đặc điểm bật sau: − Giải thuật PSO tìm kiếm nhiều điểm tối ưu lúc − Giải thuật PSO cần đánh giá hàm mục tiêu để phục vụ q trình tìm kiếm khơng địi hỏi thơng tin bổ trợ khác − Các thao tác giải thuật PSO dựa khả tích hợp tính ngẫu nhiên q trình xử lý 2.2 Phương pháp BW/FW Nguyên lý hoạt động phương pháp BW/FW 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 phương pháp tính dịng điện dịng cơng suất với điện áp cập nhật tính từ nút cuối lưới 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, Hình 3.1 [4] ĐIỂM KẾT THÚC V0 Vk Pk+jQk Ri+jXi Pk+1+jQk+1 Pn+jQn PLk+1 +jQLk+1 PLn +jQLn PLk +jQLk Hình 3.1 Sơ đồ đơn tuyến Bước 1: Tiến hành đọc liệu đường dây tải, xác định loại nút có hệ thống Với quy ước: nút tải đặt nút số 1, nút nguồn đặt nút số Sau xác định xong, tính tổn thất cơng suất đường dây liên kết với nút đó, xét nút (k+1) nút cuối lưới theo phương trình (3.5) Bắt đầu P2Lk+1 +Q2Lk+1 Ploss (k, k+1) = R (k, k+1) Khởi tạo ngẫu nhiên quần thể ban đầu V2đm P2Lk+1 +Q2Lk+1 Qloss (k, k+1) = X (k,k+1) Tính hàm mục tiêu quần thể ban đầu V2đm ; (3) 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); Vđm điện áp nguồn lưới điện Sau tính tổn thất cơng suất tổn thất điện áp đường dây tiến hành cộng dồn tải tổn thất công 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 Tạo quần thể tính hàm mục tiêu quần thể So sánh giá trị trước tốt cập nhật Sai ĐIỂM NHẬN Vn Vk+1 Tới ngưỡng giới hạn/ Đạt số lần lặp tối đa Đúng Kết thúc Lưu đồ giải thuật PSO P’Lk = PLk +PLk+1 + Ploss(k, k+1); Q’Lk = QLk +Q Lk+1 + Q loss(k, k+1) (4) 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 tiến hành tính tổn thất điện áp nhánh từ nút nguồn nút cuối lưới theo công thức (5) Sau tính tổn thất điện áp nhánh, tính điện áp nút theo công thức (6), 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) 𝑃′𝐿𝑘+1 𝑅𝑘,𝑘+1 +𝑄′𝐿𝑘+1 𝑋𝑘,𝑘+1 Vloss(k,k+1) = 𝑉𝑘 Bắt đầu Đọc liệu đường dây tải, xác định số nút, loại nút (nút nguồn: 2, nút tải: 1) số liên kết nút Sai Xác định loại nút = Đúng - (5) - Vk+1 =Vk - Vloss (k, k+1) Tính tổn thất cơng suất đường dây; Cộng dồn công suất phụ tải nút tổn thất cơng suất vào nút liền trước; Giảm số liên kết xóa liệu nút vừa tính (6) 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 (7) Sau tính tổn thất cơng suất xác nhánh ta tiến hành tính tổn thất cơng suất tồn lưới điện theo phương trình (9) Trường hợp có thêm máy phát tụ bù tính phương trình (10) ′2 ′2 𝑃𝐿𝑘+1 +𝑄𝐿𝑘+1 P’loss (k, k+1) = R (k,k+1) 𝑉𝑘2 ; ′2 ′2 𝑃𝐿𝑘+1 +𝑄𝐿𝑘+1 Q’loss (k, k+1) = X (k,k+1) 𝑉𝑘2 Sai Tổng số liên kết = Đúng Cập nhật lại giá trị đường dây tải cộng dồn nút Xác định nút nguồn: loại nút = 2, số liên kết = (7) Sai Đúng - Tính tổn thất điện áp, tổn thất cơng suất đường dây điện áp nút liên kết; (8) ∆𝑃′𝑙𝑜𝑠𝑠 =∆𝑃′1 + ⋯+∆𝑃′𝑘+1 S - Giảm số liên kết đường dây nút vừa xác định xóa bỏ liệu đường dây nhánh liên kết ∆𝑄′𝑙𝑜𝑠𝑠 =∆𝑄′1 + ⋯ +∆𝑄′𝑘+1 (9) Sai Pnút = Pnút – PG Tổng số liên kết = Qnút = Qnút – QG Đúng 𝑉 Qnút =Qnút - Qbù ( 𝑉𝑛ú𝑡 )2 đ𝑚 Tính tổn thất cơng suất tồn lưới (10) Đúng Kết thúc Lưu đồ phương pháp BW/FW PHƯƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT tiêu chọn khóa mở giúp nhánh 3.1 Hàm mục tiêu tải giảm tải nhanh nhất, đặc điểm giải Nhánh bị tải lớn hệ thống thuật đề xuất số lượng vịng lặp nên nhanh chóng nhiều cấu trúc vận hành hiệu xác định biểu thức: dòng điện cho phép  I I I I  LBI max  max  , , k , , n , I n,cp   I1,cp I 2,cp I k ,cp (11)  Ii  Imax,i; i = 1, 2, Nbr (12) 3.2 Phương pháp đề xuất Lưu đồ thuật toán Các bước thực tái cấu trúc lưới điện với hàm mục tiêu chống tải đường dây sau: Hàm chống tải: n Cb   i 1 I i2 I i2đ m Bước 1: Khởi tạo quần thể ban đầu với hệ số gia tốc c1, c2, trọng số quán tính w vị trí khóa mở (13) Ở đây, với hàm chống q tải (11) Bước 2: Tính hàm mục tiêu quần thể ban đầu: Tính tổn hao cơng suất BW/FW xác định Pbest, Gbest ban đầu tính tốn quy đổi cho phù hợp với q trình tính tốn phân bố cơng suất lưới điện Bước 3: Cập nhật giá trị vận tốc, vị trí cá thể để tạo quần thể Ở đây, quần thể tổ hợp vị trí khóa mở lưới điện Mỗi tổ hợp khóa mở khác quần thể khác phân phối 𝑛 𝐼𝑖2 𝐶𝑏 = ∑ 𝐼2 𝑖=1 𝑖đ𝑚 𝑈đ𝑚 𝑖=1 ∗ 𝑃𝑖2 + 𝑄𝑖2 2 𝑈đ𝑚 ∗ 𝐼𝑖đ𝑚 Bước 4: Tính hàm mục tiêu quần thể Tính phân bố cơng suất tính tổn hao cơng suất theo phương pháp BW/FW, qua tìm giá trị Pbest Gbest cho quần thể Pbest Gbest tổn hao công suất tồn lưới điện, tổn hao thấp tối ưu 𝐼𝑖đ𝑚 I i đm Pi  Qi2 R  U i2đm i 1 n Cb= = ∑ 𝑃𝑖2 +𝑄𝑖2 = ∑𝑛𝑖=1 Đặt R  𝑛 𝐶𝑏 = 𝛼 ∑𝑛𝑖=1 ∆𝑃𝑖 Bước 5: So sánh giá trị Pbest Gbest vừa tìm với giá trị trước đó, giá trị Pbest Gbest tối ưu cập nhật giá trị Pbest Gbest mới, khơng tốt giữ giá trị Pbest Gbest cũ để so sánh với lần lặp  Ii  Khi:    Không tải, thỏa điều kiện; I  đm   Ii  Khi:    Quá tải, không thỏa điều kiện I  đm  Bước 6: So sánh lặp số lần tối đa chưa, chưa quay lại bước 3, tối đa kết thúc chương trình kết Từ cơng thức (3.4) ta có với hàm chống tải tổn thất cơng suất ΔP nhỏ đồng nghĩa với việc hàm chống tải tốt Việc kéo dài tải gây ảnh hưởng đến lưới điện, làm nhiệt dây dẫn từ dẫn đến cố điện cho khách hàng Áp dụng hàm mục công suất phản kháng hệ thống tương ứng 3,715 KW 2,3 KVAR Ở điều kiện vận hành bình thường khóa mở S33, S34, S35, S36 S37 đường dây bị tải điện áp thấp hệ thống 0.91 pu Bắt đầu Khởi tạo: ngẫu nhiên quần thể ban đầu, hệ số gia tốc c1, c2, trọng số quán tính W vị trí khóa mở Khi vận hành lưới điện 33 nút điều kiện vận hành bình thường với khóa 8-21 (nhánh 33), 9-15 (nhánh 34), 12-22 (nhánh 35), 18-33 (nhánh 36) 25-29 (nhánh 37) mở Khi đó, khơng có nhánh bị q tải Sau tăng tải, lưới điện bị tải nhánh 3, nhánh nhánh Thực chạy TOPO phân bố lại công suất Kết TOPO đưa vị trí nhánh mở 7, 9, 14, 28, 32, kết dùng PSO đưa vị trí nhánh mở 7, 9, 14, 28, 32 đóng nhánh 33-37 Tính hàm mục tiêu quần thể ban đầu: Tính tổn hao cơng suất BW/FW xác định Pbest, Gbest ban đầu Cập nhật giá trị vận tốc, vị trí cá thể để tạo quần thể (Mỗi tổ hợp khóa mở quần thể mới) Tính hàm mục tiêu quần thể (giải phân bố cơng suất tính tổn hao cơng suất), tìm Pbest Gbest 4.2 Kết lưới điện trạm Lê Minh Xuân So sánh Pbest Gbest giá trị trước đó, tốt cập nhật Sai Khi vận hành bình thường, vị trí khóa mở 12-13, 15-23, 18-59, 34-59, 31-66, 68-69 Dịng điện định mức tồn lưới 300A vận hành điều kiện bình thường Khơng có nhánh bị tải tổng tổn hao công suất toàn lưới 200.169kW Số lần lặp tối đa Đúng Kết thúc Sau tăng tải, xuất tải nhánh đến Sử dụng giải thuật đề xuất để tìm vị trí khóa điện so sánh kết với công cụ TOPO bảng sau Lưu đồ giải thuật đề xuất KẾT QUẢ 4.1 Kiểm tra lưới điện mẫu IEEE Vị trí khóa mở 33 nút TOPO PSO 12-13, 3132, 15-23, 31-66, 5556, 67-68 12-13; 3132; 15-23; 56-57; 6566; 66-67 P (W) Idm (A) I max (A) 229.720 300 279 225.810 300 288 So sánh kết PTOPO > PPSO (229.720 > 225.810) (kW) Lưới điện mẫu IEEE 33 nút ImaxTOPO < ImaxPSO (279 < 288) (A) Từ kết cho thấy, tìm cấu hình tối ưu TOPO tổn thất công suất cao Hệ thống phân phối 33 nút, bao gồm 37 nhánh, 32 phân đoạn chuyển mạch khóa điện Baran Tổng cơng suất thực tải so với sử dụng giải thuật PSO đề xuất khơng cịn nhánh dây q tải Tuy nhiên dịng tải lớn tính theo TOPO bé tính theo phương pháp PSO Kết luận qua kết trên, giải thuật PSO kết hợp với phương pháp tính BW/FW phương pháp tin cậy ứng dụng việc tái cấu hình lưới cho lưới điện khơng cịn tượng q tải nhánh dây có cố xảy KẾT LUẬN Thuật tốn PSO kết hợp phương pháp tính tổn hao công suất BW/FW áp dụng thành công việc xác định tối ưu vị trí khóa điện lưới điện Qua đó, với cấu hình tối ưu, tượng q tải nhánh khơng cịn, khả cân tải tốt tổn thất giảm đáng kể Giải thuật PSO số nhược điểm thời gian tính tốn tăng lưới điện lớn có nhiều nút Cần kết hợp với nhiều thuật toán khác để cải thiện kết tốc độ tính tốn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]C Y Teo, A computer aided system to automate the restoration of electrical power supply, Electr Power Syst Res., 24 (1992) 119-125 [2] James Kennedy and Russell Eberhart, Particle Swarm Optimization, IEEE Trans Power Syst, (1995) 1942-1948 [3] Clara Marina Martínez, Dongpu Cao, in Ihorizon-Enabled Energy Management for Electrified Vehicles, pp 41, 2019 [4] Trieu Ngoc Ton, Anh Viet Truong, Tu Phan Vu, Applying improved Backward/Forward method in optimizing power distribution connected DG, 2019 XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN PGS.TS Trương Việt Anh S K L 0 ... 2.1 Lưới điện phân phối 2.1.1 Đặc điểm lưới điện phân phối 2.1.2 Nguyên nhân vận hành hình tia lưới điện phân phối 2.1.3 Mục đích tái cấu trúc lưới điện ... thời gian khắc phục cố - Lưới điện thiết kế mạch vịng vận hành hình tia giải pháp kinh tế xây dựng lưới điện phân phối ngày 2.1.3 Mục đích tái cấu trúc lưới điện Tái cấu hình lưới điện trình thực... nút lưới thực tế Sử dụng phần mềm Matlab để mô kiểm tra kết CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lưới điện phân phối 2.1.1 Đặc điểm lưới điện phân phối Lưới điện phân phối (LĐPP) lưới điện chuyển tải điện