2.2.3.1 Phương pháp trao đổi nhánh đơn giản
Ý tưởng cơ bản của phương pháp đổi nhánh Heuristic là tính tốn sự thay đổi
của tổn thất công suất bằng cách vận hành một cặp các khóa điện (đóng một và mở
một khóa điện khác vào cùng một thời điểm). Mục đích là để giảm tổn thất công suất.
Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản và dễ hiểu. Những nhược điểm
+ Các cấu hình cuối cùng phụ thuộc vào cấu hình mạng ban đầu.
+ Giải pháp là một tối ưu địa phương, chứ khơng phải là tối ưu tồn cục. + Mất nhiều thời gian cho việc lựa chọn và vận hành từng cặp các khóa điện
cũng như tính tốn phân bố cơng suất trong mạng hình tia tương ứng. 2.2.3.2 Mơ hình dịng chảy tối ưu
Nếu trở kháng của tất cả các nhánh trong mạng được thay thế bởi các điện trở
của nhánh tương ứng, phân bố dịng cơng suất đáp ứng các định luật KCL và KVL được gọi là một mơ hình dịng chảy tối ưu. Khi phân bố cơng suất trong một vịng kín là dịng chảy tối ưu, tổn thất công suất trong mạng tương ứng sẽ là nhỏ nhất. Do
đó, ý tưởng cơ bản của mơ hình dịng chảy tối ưu là mở khóa điện của nhánh có dịng
điện thấp nhất trong vịng kín, các bước của thuật tốn Heuristic dựa trên một mơ hình dịng chảy tối ưu là
(2) Đóng tất cả các các khóa điện thường mở để tạo thành các mạng vịng. (3) Tính tốn dịng điện tương đương bơm vào tất cả các nút trong một vòng
thơng qua phương pháp bơm dịng điện.
(4) Thay thế trở kháng của nhánh tương ứng bằng điện trở của nhánh trong các vịng kín và sau đó tính tốn dịng chảy tối ưu.
(5) Mở khóa điện của nhánh có dịng điện thấp nhất trong vịng kín. Tính tốn
lại phân bố cơng suất phần cịn lại của mạng.
(6) Mở khóa điện trên nhánh tiếp theo và lặp lại bước (5) cho đến khi mạng trở thành một mạng hình tia.
Những ưu điểm của phương pháp này là
(a) Cấu hình mạng cuối cùng sẽ khơng phụ thuộc vào cấu hình mạng ban đầu
(b) Tốc độ tính tốn nhanh hơn nhiều so với các phương pháp đổi nhánh đơn
giản; và
© Bài tốn vận hành khóa điện tổ hợp phức tạp trở thành một bài tốn Heuristic bằng cách mở một khóa điện mỗi lần.
Tuy nhiên, có một số nhược điểm do bởi tất cả các khóa điện thường mở được
đóng trong cấu hình mạng ban đầu, như là
+ Nếu có nhiều khóa điện thường mở trong một mạng, nó có nghĩa là tính tốn của dịng chảy tối ưu bao gồm rất nhiều vịng. Giải pháp cuối cùng có thể khơng
được tối ưu do những tác động lẫn nhau giữa các vòng.
+ Khi phân bố công suất được giải quyết bằng các phương pháp bơm dịng điện vào, nó cần phải tính ma trận tổng trở Thevenin tương đương của mạng với nhiều nút. Điều này sẽ làm tăng gánh nặng tính tốn.
+ Cần phải tính tốn phân bố cơng suất mạng điện kín hai lần cho mỗi lần chuyển đổi một khóa điện (trước và sau khi mở một khóa điện).
22
2.2.4 Phương pháp tối ưu kiến – Ant Colony Optimization Method
Giải thuật kiến được đề xuất lần đầu bởi Dorigo vào đầu những năm 1990, sau đó Carpento và Chicco trình bày một ứng dụng mới của giải thuật tìm kiếm của
đàn kiến cho bài tốn tối ưu tái cấu hình LĐPP với mục tiêu cực tiểu tổn thất trên hệ
thống phân phối với các ràng buộc trong quá trình vận hành. Phương pháp này dựa
trên hoạt động tìm kiếm thức ăn của một đàn kiến. Ban đầu, số con kiến bắt đầu từ
tổ kiến để đi tìm đường đến nơi có thức ăn. Từ tổ kiến sẽ có rất nhiều con đường khác nhau để đi đến nơi có thức ăn, nên một con kiến sẽ chọn ngẫu nhiên một con
đường đi đến nơi có thức ăn. Quan sát lồi kiến, người ta nhận thấy chúng tìm kiếm
nhau dựa vào dấu chân mà chúng để lại trên đường đi. Sau một thời gian, lượng dấu
chân của mỗi chặng đường sẽ khác nhau. Do sự tích lũy dấu chân của mỗi chặn đường cũng khác nhau. Đồng thời với sự bay hơi của dấu chân ở đoạn đường kiến ít
đi. Sự khác nhau này sẽ ảnh hưởng đến sự di chuyển của những con kiến sau đi trên
mỗi đoạn đường. Nếu dấu chân để lại trên đường đi nhiều thì sẽ có khả năng thu hút
các con kiến khác di chuyển trên đường đi đó, những chặng đường cịn lại do không
thu hút được lượng kiến di chuyển sẽ có xu hướng bay hơi dấu chân sau một thời gian qui định. Điều đặc biệt trong cách hành xử loài kiến là lượng dấu chân trên đường đi có sự tích lũy càng lớn thì cũng đồng nghĩa với việc đoạn đường đó là ngắn
nhất từ tổ kiến đến nơi có thức ăn. Từ khi giải thuật kiến trở thành một lý thuyết vững
chắc trong việc giải các bài tốn tìm kiếm tối ưu tồn cục đã có nhiều ứng dụng thực
xếp thời khóa biểu cho các y tá trong bệnh viện, cách hình thành các màu khác nhau
dựa vào các màu tiêu chuẩn có sẵn, tìm kiếm đường đi tối ưu cho những người lái xe
hơi… Nói tóm lại, phương pháp này đưa ra để giải quyết các bài tốn có khơng gian
nghiệm lớn để tìm ra lời giải có nghiệm là tối ưu nhất trong khơng gian nghiệm đó với thời gian cho phép hay khơng tìm ra cấu hình tối ưu hơn thì dừng. Phương pháp
này cũng rất thích hợp để giải bài tốn cấu hình để có thể tìm ra trong các cấu hình
có thể của mạng phân phối có một cấu hình có cơng suất tổn thất là nhỏ nhất [8- 10].
Có nhiều phương pháp để khơi phục cung cấp điện trên LĐPP như các giải thuật thuần Heuristic được trình bày trong các nghiên cứu, hay sử dụng Cơ sở tri thức. Các mạng nơron hay các thuật toán meta heuristic như giai thuật di truyền cũng
23
như lý thuyết mờ cũng được áp dụng để giải bài toán này. Tuy nhiên, việc đảm bảo
số lần chuyển tải cũng như số lượng khách hàng bị mất điện là ít nhất để thời gian khơi phục lưới là ít nhằm giảm thiểu chi phí đền bù cho khách hàng chưa được đề cập rõ ràng trong các nghiên cứu trên [9-15].
Đối với các phương pháp tiếp cận heuristic, là thước đo bằng trực giác, để hạn
chế khơng gian tìm kiếm, chủ yếu dựa vào kiến thức và kinh nghiệm của các chuyên
gia vận hành trên LĐPP thực tế được biên dịch thành các chương trình máy tính. Tuy
nhiên, điều này cho thấy có những khó khăn lớn trong việc ứng dụng vào các LĐPP
khác vì tính chun gia của chương trình và kích thước của phần mềm lớn cũng như
thuật toán phức tạp.
Đối với các chương trình sử dụng hệ chuyên gia, về cơ bản bao gồm hai thành
phần chính là cơ sở tri thức và phương pháp suy diễn. Mặc dù, cho đến nay, phương
pháp tiếp cận hệ chuyên gia có thể được coi là phương pháp tiếp cận thành công để
giải quyết vấn đề tái cung cấp điện trên LĐPP, nhưng khơng chắc rằng phương pháp
này ln ln có thể tìm thấy một cấu hình tối ưu về số lần chuyển khóa. Hơn nữa bảo trì các hệ chun gia quy mơ lớn có chi phí tốn kém.
Đối với các nghiên cứu tập trung vào các kỹ thuật như mạng nơron, thuật toán
di truyền và lý thuyết mờ, mặc dù các phương pháp tính tốn dựa trên phần mềm,
dường như đầy hứa hẹn, tuy nhiên khi giải quyết trên LĐPP có quy mơ lớn thì bài tốn tối ưu tổ hợp cần q nhiều thời gian tính tốn để đưa ra lời giải khơng phù hợp
cho lưới phân phối như thiết kế thêm các lộ ra, nhánh rẽ dự phòng, lắp máy phát DG
dự phòng. Tuy nhiên, các biện pháp này đều mang tính khả thi về kỹ thuật nhưng lại
tốn các chi phí đầu tư và lắp thiết đặt thiết bị. Trong khi đó biện pháp tái cấu hình khơi phục lưới thơng qua việc chuyển tải bằng cách đóng/mở các cặp khóa điện cũng
có khả năng nâng cao việc cân bằng tải, giảm thiểu số lượng hộ tiêu thụ bị mất điện
24
Trong quá trình vận hành, thực tế việc tái cấu hình khơi phục lưới điện để phục vụ tối ưu cung cấp điện cho hộ tiêu thụ trong điều kiện ràng buộc kỹ thuật với
hàng trăm khóa điện trên LĐPP là vơ cùng khó khăn đối với các điều độ viên. Do đó
ln cần có một phương pháp phân tích phù hợp với LĐPP thực tế và một giải thuật
đủ mạnh để tái cấu hình lưới thỏa mãn các mục tiêu điều khiển của các điều độ viên.