Trong mạng lƣới phân phối điện, công suất tải trên mạng phân phối điện ngày càng tăng nhƣng sự gia tăng công suất tải phải nằm trong giới hạn cho phép, trong khi đó cấu trúc của mạng lại không thay đổi. Từ đó sẽ làm cho tổn thất của mạng phân phối điện tăng lên nếu cấu trúc mạng vẫn giữ nguyên. Muốn giảm tổn thất ngƣời ta sẽ dùng các phƣơng pháp nhƣ: đặt tụ bù tại các vị trí thích hợp, cải tạo lại lƣới điện…. nhƣng nếu làm nhƣ thế sẽ đòi hỏi đầu tƣ rất nhiều mà hiệu quả giảm tổn thất điện năng lại không đáng kể.
Một trong những biện pháp hiệu quả mà ta có thể dùng là phƣơng pháp tái cấu trúc để làm giảm tổn thất trên đƣờng dây. Có rất nhiều phƣơng pháp để tái cấu trúc lƣới phân phối đã nêu ở chƣơng 2 để tổn thất là nhỏ nhất nhƣ: Phƣơng pháp cổ điển cho kết quả chính xác tuy nhiên lại không dùng đƣợc trong mạng phân phối
thực tế do không gian nghiệm lớn sẽ mất nhiều thời gian cho việc tìm kiếm cấu trúc tối ƣu. Ngoài các phƣơng pháp tính toán theo cách cổ điển, thì các phƣơng pháp giải quyết thông qua việc sử dụng các quy luật kinh nghiệm, kết hợp các phƣơng pháp cổ điển để giải bài toán tái cấu trúc lƣới điện phân phối nhƣ: Giải thuật Meta - Hueristic, giải thuật SA,… các giải thuật này để giảm bớt đƣợc việc tính toán trong các phƣơng pháp cổ điển, tuy nhiên giá trị đạt đƣợc các hàm mục tiêu chƣa đƣợc tốt. Ngày nay, một số phƣơng pháp tiên tiến áp dụng các giải thuật trong trí tuệ nhân tạo nhƣ giả thuật Gen di truyền (GA), giải thuật kiến (ACS)… đƣợc sử dụng nhằm giải quyết các bài toán này. Kết quả của các hƣớng nghiên cứu cho tập nghiệm, giá trị hàm mục tiêu tốt hơn, và tốc độ sử lý nhanh hơn.
Để xây dựng bài toán tái cấu trúc lƣới điện phân phối, trƣớc tiên phải xây dựng hàm mục tiêu. Khi thay đổi tái cấu trúc lƣới điện có rất nhiều các hàm mục tiêu khác nhau, nhƣ tối ƣu hóa tổn thất công suất trên toàn hệ thống, mục tiêu đảm bảo chất lƣợng điện áp…
Vấn đề tái cấu trúc hệ thống cũng tƣơng tự nhiều bài toán tối ƣu khác nhau, nhƣ bài toán tính toán phân bố tối ƣu công suất, tính toán tìm vị trí, dung lƣợng bù tối ƣu… Tuy nhiên yêu cầu một khối lƣợng tính toán của bài toán tái cấu trúc là lớn do có nhiều biến số tác động đến các trạng thái khóa điện và điều kiện vận hành nhƣ: Lƣới điện phân phối phải vận hành hở, không quá tải máy biến áp, đƣờng dây, thiết bị đóng cắt…và sụt áp tại các hộ tiêu thụ nằm trong giới hạn cho phép.
Mạng phân phối đặc trƣng là mạng vòng nhƣng vận hành hở có nghĩa là mạng vận hành phải là mạng hình tia. Vấn đề tiếp theo là phải đóng mở các khóa trong mỗi vòng sao cho tổn thất công suất trên mạng phân phối đặc trƣng là nhỏ nhất. Để làm đƣợc điều này ta cần phải có hàm mục tiêu để có thể tìm kiếm cấu trúc cho tổn thất công suất là nhỏ nhất. Về mặt toán học, tái cấu trúc lƣới điện là bài toán quy hoạch phi tuyến rời rạc theo dòng công suất chạy trên các nhánh.
Hàm mục tiêu:
Plosse = ∑ ∑ Rj - 1,j [( Pj2 + Q2j ) / Vj2 ] => min (3.2) Thỏa mãn các điều kiện giằng buộc:
∑n i = 1 Si j = Sj (3.3) Si j ≤ Si j max (3.4) ΔVi j ≤ ΔV i j max (3.5) nftSft Sft (3.6) ft ft 1 (3.7) Trong đó:
n: Số núi tải có trên lƣới
Si j : Dòng công suất trên nhánh ij
Sj: Nhu cầu công suất điện tại nút j
ΔVij: Sút áp trên nhánh ij
Sƒt : Dòng công suất trên đƣờng dây ƒt
ƒt : Các đƣờng dây cung cấp điện từ máy biến áp t
λƒt : Có giá trị là 1 nếu đƣờng dây ƒt làmviệc, là 0 nếu đƣờng dây ƒt không làm việc.
Hàm mục tiêu thể hiện tổng tổn thất công suất trên toàn lƣới phân phối, có thể đơn giản hóa hàm mục tiêu bằng cách xét dòng công suất nhánh chỉ có thành phần công suất tải và điện áp các núi tải là hằng số. Biểu thức (3.3) đảm bảo cung cấp đủ công suất theo nhu cầu của các phụ tải. Biểu thức (3.4) và (3.5) là điều kiện chống quá tải trạm trung gian và sụt áp tại nơi tiêu thụ. Biểu thức (3.6) đảm bảo rằng các trạm biến thế hoạt động trong giới hạn công suất cho phép. Biểu thức (3.7) đảm bảo mạng điện đƣợc vận hành với cấu hình tia. Với mô tả trên, tái cấu trúc hệ thống lƣới điện phân phối là bài toán quy hoạch phi tuyến rời rạc. Hàm mục tiêu bị gián đoạn, rất khó để giải bài toán tái cấu trúc bằng phƣơng pháp giải tích toán học truyền thống và điều này còn gặp khó khăn hơn khi lƣới điện không cân bằng.
CHƢƠNG 4: ỨNG DỤNG TÁI CẤU TRÚC LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN PHÚ BÌNH ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG