T NG QUAN BÀI OÁN IU & H U OÁN
6.2. Xâ yd ng bài toán Volt-Var Control
Hàm m c tiêu chính c a lu n v n là t i u phân b công su t ph n kháng đ làm gi m t n th t đi n n ng. Do đó hàm m c tiêu đ c th hi n nh sau:
cos cos
Trong đó và t ng ng là s l ng đ ng dây và s l ng nút, là đi n tr c a đ ng dây th , là dòng đi n ch y qua đ ng dây th , và t ng ng là biên đ và góc pha c a nút th , và t ng ng là biên đ và góc pha c a t ng d n gi a nút th và nút th .
6.2.2. i u ki n ràng bu c
6.2.2.1. i u ki n ràng bu c v n hành
Các l i gi i t i u ph i th a mãn t t c các đi u ki n ràng bu c v n hành trong đó có các đi u ki n v cân b ng công su t, gi i h n đi n áp c a các nút và các đ ng dây phân ph i.
- Dòng t i trên đ ng dây không v t quá dòng cho phép c a dây d n theo nhà s n xu t.
Ii ≤ Iđm_dây 6.2.2.2. i u ki n ràng bu c
- V cân b ng công su t:
Gi ng nh các bài toán v n hành khác trong h th ng đi n, vi c cân b ng công su t phát và công su t tiêu th ph i đ c th a mãn t i t t c các nút.
Vi c cân b ng công su t ph n kháng và công su t tác d ng trong h th ng đi n th a hai ph ng trình sau:
sin sin
sin sin
Trong đó và l n l t là công su t th c và công su t ph n kháng đ c t o ra t i nút , và t ng ng công su t th c và công su t ph n kháng tiêu th t i nút th , và t ng ng là ph n th c và ph n o c a m i thành ph n t ng d n trong ma tr n t ng d n.
- V gi i h n c a t bù : Các ngu n công su t ph n kháng ph i th a các biên gi i h n nh sau:
- V ngu n phát là ngu n n ng l ng m t tr i mái nhà có công su t bi u ki n , trong đó và , thì ta có gi i h n:
6.3. ng d ng thu t toán MFO vào gi i quy t bài toán Volt-Var Control có ngu n n ng l ng m t tr i mái nhà Control có ngu n n ng l ng m t tr i mái nhà
6.3.1. Vector gi i pháp
Hàm m c tiêu c a bài toán xoay quanh hai nhóm bi n chính:
- Nhóm bi n đi u khi n đ c: công su t c a các t bù, h s công su t c a ngu n n ng l ng m t tr i mái nhà.
Hàm m c tiêu bài toán s là minF(x,u), trong đó:
cos
V i, là công su t ph n kháng c a t th n, là đi n áp c a nút t i th n, là công su t bi u ki n c a đ ng dây th n, là h s công su t bi u ki n c a ngu n n ng l ng m t tr i mái nhà th n.
6.3.2. Kh i t o giá tr đ u
Ta s dùng các gi i h n biên c a các bi n cùng v i vi c s d ng hàm phân ph i ng u nhiên rand() đ kh i t o các l i gi i đ u tiên cho bài toán.
V i UpB là gi i h n trên c a bi n, LowB là gi i h n d i c a bi n, rand() s tr v giá tr ng u nhiên phân b đ u.
S l ng l i gi i N càng l n thì ph m vi tìm ki m s càng r ng có th gi i bài toán h i t v i k t qu t t h n.
6.3.3. Mô hình hóa các ràng bu c trong hàm m c tiêu
Trong quá trình th c hi n vi c t i u hóa thì t t c các đi u ki n ràng bu c ph i đ ng th i đ c th a mãn.
i u ki n v cân b ng công su t ph n kháng và công su t tác d ng có th đ c th a mãn hoàn toàn b i thu t toán cân b ng công su t b i n n nh không đ m b o đ c đi u ki n này thì bài toán s không h i t và không có k t qu t i u.
i n áp máy phát, công su t t bù là các bi n có th đi u khi n đ c. Do đó các đi u ki n ràng bu c nên chúng s t đ c đi u ch nh theo các gi i h n biên khi l i gi i m i đ c t o ra.
Còn các đi u ki n ràng bu c c a các bi n ph thu c s đ c ki m soát b ng cách quy đ i thành m t thành ph n trong hàm m c tiêu t i u.
Hàm m c tiêu t i u (FF) k t h p gi a hàm m c tiêu và đi u ki n ràng bu c v n hành c a các bi n ph thu c thông qua m t h s ph t là KP.
i v i gi i h n đi n áp c a các nút ph t i, công su t ph n kháng c a máy phát và dòng t i c a đ ng dây thì chúng ta dùng m t s hàm gi i h n nh là Vlim(x).
Trong t t c các tr ng h p dùng đ ki m tra, ta dùng h s ph t là 106. Hàm m c tiêu t i u đ c trình bày nh sau:
Trong đó:
là công su t t n hao.
là công su t ph n kháng c a máy phát th i. là đi n áp t i nút t i th i.
là dòng t i đ ng dây th i. 6.3.4. Các bài toán s mô ph ng
6.3.4.1. L i chu n IEEE
Mô ph ng l i phân ph i 33 nút chu n c a Baran & Wu và s d ng thu t toán MFO ng d ng vào l i.
6.3.4.2. L i th c t
L i th c t c b n
Trong tr ng h p bài toán v n hành l i th c t c b n, g i t t là tr ng h p 1 – TH1, ngh a là trên phát tuy n nghiên c u v n ch a l p các t bù công su t ph n kháng, và không có s xu t hi n c a các ngu n n ng l ng m t tr i mái nhà.
Khi đó ta s tính toán hàm FF tr ng h p này trong 24 gi t i các nút c a h th ng đi n phân ph i.
L i th c t hi n h u
Trong tr ng h p bài toán v n hành th c t trên l i đi n hi n h u, g i t t là tr ng h p 2 – TH2, chúng ta s kh o sát hàm FF v i các nút, cùng v i đó là các t bù và các ngu n n ng l ng m t tr i t i các nút.
Khi đó ta s tính toán hàm FF tr ng h p này trong 24 gi t i các nút c a h th ng đi n phân ph i.
S d ng thu t toán MFO vào l i th c t hi n h u
Trong tr ng h p bài toán v n hành th c t trên l i đi n hi n h u s d ng thu t toán MFO, g i t t là tr ng h p 3 – TH3.
Khi đó ta s tính toán hàm FF tr ng h p này trong 24 gi t i các nút c a h th ng đi n phân ph i. Tuy nhiên đi m khác bi t c a TH3 so v i TH2 là chúng ta s s
d ng thu t toán MFO đ th c hi n t i u hóa và tìm ra giá tr FF t t nh t, cùng v i đó là b nghi m t i u c a cosphi c a t ng ngu n n ng l ng m t tr i áp mái và c a các giá tr công su t ph n kháng c a t bù.
CH NG 7
ÁP D NG THU T TOÁN MFO CHO BÀI TOÁN VOLT- VAR CONTROL TRÊN L I I N PHÂN PH I 7.1. Mô ph ng l i chu n 33 nút
7.1.1. K t qu mô ph ng
Hình 7.1.1 L i 33 nút Boran & Wu
K t qu hàm m c tiêu khi ch y phân b công su t cho l i 33 nút Boran & Wo nh sau:
- K t qu đi n áp các bus ngoài gi i h n v n hành cho phép nh hình sau:
- T n th t công su t:
T n th t công su t th c: Ploss = 0.2MW.
T n th t công su t ph n kháng: Qloss = 0.14MVar. - Hàm m c tiêu: FF = 13461,22
Khi có t bù đ t t i các bus 6, 9, 20 v i dung l ng m i t là 300kVar, k t qu thu đ c:
- T n th t công su t:
T n th t công su t th c: Ploss = 0.173MW.
T n th t công su t ph n kháng: Qloss = 0.116MVar. - Hàm m c tiêu: FF = 7179.73.
Khi s d ng thu t toán MFO đ t i u công su t ph n kháng. - Hàm m c tiêu: FF = 1416.39.
7.1.2. K t lu n
So v i l i chu n 33 nút Boran & Wu khi có t bù vào các nút 6, 9, 20 giúp làm gi m t n hao công su t P, Q trên h th ng l i phân ph i đ ng th i giúp nâng đi n áp các nút n m d i ng ng cho phép v n hành làm c i thi n hàm m c tiêu FF đáng k (t 13461,22 gi m còn 7179,73).
Khi áp d ng thu t toán MFO vào đ t i u hóa phân b công su t ph n kháng thì đi n áp đ c c i thi n rõ r t h n nên hàm m c tiêu gi m r t đáng k (t 7179,73 gi m còn 1416,39).
7.2. Mô ph ng l i th c t c b n
L i th c t c b n đ c mô ph ng là tuy n 476 R ch Tra tr m ông Th nh nh ng không l p đ t t bù và không có s xu t hi n c a đi n m t tr i mái nhà trên l i.
B ng 7.2-1 Ph t i max t i các nút
th ph t i theo 24h đ c mô t trong hình sau:
Th c hi n ch y phân b công su t cho tuy n dây, hàm FF thu đ c k t qu nh hình và b ng sau: (trong đó kho ng th i gian th nh t t ng ng t 0h 1h, kho ng th i gian th hai t ng ng t 1h 2h,…)
Hình 7.2.2 th hàm m c tiêu 24h - l i c b n B ng 7.2-2 Hàm m c tiêu FF - l i c b n
Kho ng th i gian Hàm m c tiêu FF
1 0.003159 2 0.001694 3 0.001694 4 0.001694 5 0.001694 6 0.006406 7 0.006406 8 0.006406 9 0.028317 10 0.028317 11 0.028317 12 0.015393 13 0.015393 14 0.026853 15 0.026853
17 0.026853 18 0.033171 19 0.033171 20 0.033171 21 0.033171 22 0.020135 23 0.020135 24 0.020135 M t ngày 0.445391
- đây ta có th th y đ i v i l i th c t hi n t i đang v n hành thì không có bus nào vi ph m gi i h n v n hành (đi n áp) và không có đ ng dây nào b quá t i. - Hàm m c tiêu lúc này ch y u ch th hi n t n hao công su t Ploss. Theo nh k t
qu thu đ c thì FF cao nh t ng v i th i đi m t i cao nh t (t 17h 21h, FF = 0.033171). Do khi t i cao thì dòng trên các đ ng dây c ng cao h n d n đ n t n hao s l n h n.
7.3. Mô ph ng l i th c t đang v n hành
Hình 7.3.1 L i th c t v n hành
Các v trí l p đ t t bù, đi n m t tr i mái nhà công su t c a t ng b t bù c ng nh đi n m t tr i mái nhà (công su t c c đ i) đ c ghi trong b ng sau:
B ng 7.3-1 Công su t t i, t bù, đi n m t tr i mái nhà t i các nút
th công su t m t tr i mái nhà và công su t P t i t ng nút c a tuy n dây trong 24h ghi nh n nh bên d i đây:
β
Hình 7.3.3 Công su t các nút 24h
Th c hi n ch y phân b công su t cho tuy n dây v n hành th c t , hàm FF thu đ c k t qu nh hình và b ng sau: (trong đó kho ng th i gian th nh t t ng ng t 0h 1h, kho ng th i gian th hai t ng ng t 1h 2h,…)
B ng 7.3-2 Hàm m c tiêu FF - l i v n hành th c t
Kho ng th i gian Hàm m c tiêu FF
1 0.003050 2 0.001636 3 0.001636 4 0.001636 5 0.001462 6 0.005573 7 0.005282 8 0.004876 9 0.024455 10 0.022959 11 0.022959 12 0.011010 13 0.011010 14 0.021245 15 0.021761 16 0.023284 17 0.024589 18 0.031122 19 0.031673 20 0.031995 21 0.031995 22 0.019428 23 0.019428 24 0.019428 M t ngày 0.393493
- Nh vào t bù d c tuy n dây và n ng l ng m t tr i mái nhà đã làm gi m đi t n hao trên tuy n dây do gi m b t l ng công su t ph i truy n trên tuy n dây đ n ph t i, do đó hàm FF gi m (do không có nút nào vi ph m gi i h n đi n áp v n hành và không có đ ng dây nào b quá t i).
- T n hao đã gi m t 445,391kW xu ng còn 393,493kW (gi m kho ng 10%). 7.4. S d ng thu t toán MFO đ t i u hóa l i v n hành th c t
Trong tr ng h p bài toán v n hành th c t trên l i đi n hi n h u, chúng ta s kh o sát hàm FF v i 23 nút. Cùng v i đó là 3 t bù đ t t i các v trí nút 6, nút 9, nút 20
19, 20. Trong tr ng h p này, ta s s d ng thu t toán MFO v i hàm m c tiêu FF3, và th c hi n vòng l p 30 l n đ l a ch n ra giá tr t t nh t cho bài toán t i u công su t ph n kháng. Các k t qu c a nh ng l n th c hi n v i MFO c a b nghi m t t nh t đ c trình bày ph l c E.
Ch y bài toán MFO cho 2 m c tiêu là t i u cho t ng th i đi m và t i u cho m t ngày. i v i t ng m c tiêu s d ng hàm MFO và MFO c i ti n đ xem k t qu .
Hình 7.4.1 Hàm m c tiêu s d ng MFO 24h B ng 7.4-1 Hàm m c tiêu FF - s d ng MFO Kho ng th i gian Hàm m c tiêu FF Giá tr
trung bình t t nh t Giá tr kém nh t Giá tr l ch chu n 1 0.00013578680 0.00013531019 0.00013635182 3.150401910E-07 2 0.00003959666 0.00003949080 0.00003983728 8.456677862E-08 3 0.00003959666 0.00003949080 0.00003983728 8.456677862E-08 4 0.00003959666 0.00003949080 0.00003983728 8.456677862E-08 5 0.00003962138 0.00003948588 0.00004033717 1.498673312E-07 6 0.00059062402 0.00058954173 0.00059198336 6.972513994E-07 7 0.00059019974 0.00058944581 0.00059161224 4.783439147E-07 8 0.00059040905 0.00058945084 0.00059223655 7.355474441E-07 9 0.00552353748 0.00552100655 0.00552927031 2.071377760E-06 10 0.00552046646 0.00551782109 0.00552399129 1.463004381E-06
11 0.00552046646 0.00551782109 0.00552399129 1.463004381E-06 12 0.00240774508 0.00240606181 0.00241171566 1.431137236E-06 13 0.00240774508 0.00240606181 0.00241171566 1.431137236E-06 14 0.00517697571 0.00517413112 0.00518098167 1.568065691E-06 15 0.00517731264 0.00517530548 0.00518041297 1.393048883E-06 16 0.00518159781 0.00517872131 0.00518860365 2.210627802E-06 17 0.00518360738 0.00518125403 0.00518858125 1.825716764E-06 18 0.00677159359 0.00676885913 0.00677610816 2.130904702E-06 19 0.00676635938 0.00676354022 0.00677110563 2.327988279E-06 20 0.00677237388 0.00677040709 0.00677567801 1.379699129E-06 21 0.00677237388 0.00677040709 0.00677567801 1.379699129E-06 22 0.00351255187 0.00351025152 0.00351967475 1.826533542E-06 23 0.00351255187 0.00351025152 0.00351967475 1.826533542E-06 24 0.00351255187 0.00351025152 0.00351967475 1.826533542E-06 M t ngày 0.0817852414 B ng 7.4-2 Hàm m c tiêu FF - s d ng MFO c i ti n Kho ng th i gian Hàm m c tiêu FF Giá tr
trung bình t t nh t Giá tr kém nh t Giá tr l ch chu n 1 0.00013559234 0.00013529100 0.00013619980 2.437976567E-07 2 0.00003958644 0.00003947664 0.00003993081 1.013709092E-07 3 0.00003958644 0.00003947664 0.00003993081 1.013709092E-07 4 0.00003958644 0.00003947664 0.00003993081 1.013709092E-07 5 0.00003957405 0.00003947694 0.00004026822 1.397602310E-07 6 0.00058993020 0.00058943756 0.00059118460 4.558362460E-07 7 0.00058986692 0.00058932446 0.00059070997 3.508855316E-07 8 0.00058977509 0.00058921091 0.00059273801 6.510098722E-07 9 0.00552178384 0.00552059823 0.00552553199 1.068608861E-06 10 0.00551853438 0.00551716045 0.00552267336 1.086138684E-06 11 0.00551853438 0.00551716045 0.00552267336 1.086138684E-06 12 0.00240625682 0.00240555672 0.00240731737 4.966445059E-07 13 0.00240625682 0.00240555672 0.00240731737 4.966445059E-07 14 0.00517550892 0.00517412663 0.00518044746 1.343929408E-06 15 0.00517661245 0.00517511084 0.00517969153 1.279097570E-06 16 0.00517967011 0.00517801322 0.00518518855 1.313226471E-06 17 0.00518208819 0.00518084424 0.00518410418 1.003376191E-06
18 0.00676914767 0.00676769269 0.00677212096 1.230648959E-06 19 0.00676403684 0.00676238759 0.00676738133 1.275500494E-06 20 0.00677145249 0.00676931795 0.00677870219 1.771733973E-06 21 0.00677145249 0.00676931795 0.00677870219 1.771733973E-06 22 0.00351126696 0.00351015282 0.00351238780 6.023596615E-07 23 0.00351126696 0.00351015282 0.00351238780 6.023596615E-07 24 0.00351126696 0.00351015282 0.00351238780 6.023596615E-07 M t ngày 0.0817586342 Nh n xét:
- Khi s d ng thu t toán MFO (MFO c i ti n) thì hàm FF t i t ng th i đi m trong ngày đ u gi m đáng k so v i khi v n hành l i th c t v i dung l ng t bù và