T NG QUAN BÀI OÁN IU & H U OÁN
5.2.3. Th ut toán MFO ci tin
Trong đó l là s th t c a vòng l p hi n t i, N là s ng n l a t i đa, và T là s vòng l p t i đa.
Hình 5.2.4 th s ng n l a sau các l n l p - MFO
Hình trên cho ta th y r ng có N ng n l a vòng l p đ u tiên. Tuy nhiên nh ng con b m đêm ch c p nh t v trí c a chúng đ i v i ng n l a v i ng n l a t t nh t trong các b c c a vòng l p cu i cùng.
S gi m d n v s l ng ng n l a giúp cho vi c cân b ng vi c th m dò và khai thác không gian tìm ki m.
Nh đã nêu trên thì hàm P s đ c th c thi cho đ n khi hàm T tr v giá tr true. Sau khi hàm P k t thúc thì nh ng con b m đêm t t nh t s xu t hi n, chúng chính là giá tr x p x c a l i gi n t i u.
M t s bài toán có quy mô l n vi c tìm ki m quá nhi u có th làm cho bài toán d r i vào tr ng h p không h i t , do đó đ h n ch nh c đi m này m t ph ng pháp MFO c i ti n đ c đ xu t. Trong đó vi c tìm ki m v n đ c chú tr ng nh ng t l c a nó s đ c gi m xu ng và thay vào đó thì t l vi c khai thác s đ c gia t ng so v i ph ng pháp thông th ng.
i m khác bi t c a thu t toán MFO c i ti n so v i thu t toán MFO chính là ph ng trình tính toán s l ng ng n l a sau m i vòng l p đ c cho b i ph ng tình sau đây:
Hình 5.2.5 So sánh s ng n l a qua m i vòng l p c a thu t toán MFO và thu t toán MFO c i ti n.
Thu t toán này s gi m s l ng ng n l a nhanh h n thu t toán thông th ng thông qua hàm m so v i hàm tuy n tính, càng v các vòng l p cu i cùng thì s l ng ng n l a gi m càng ch m đ m b o cho vi c khai thác hi u qu c a các l i gi i t t nh t. 5.2.4. Gi i thu t thu t toán Moth-flame Optimization
Update flame no using Equation (5.2.3)
OM =FitnessFunction ( M ); if iteration == 1 F = sort(M); OF = sort(OM) else F = sort(Mt-1, Mt); OF = sort(OMt-1, OMt) end For i = 1:n for j = 1:d Update r and t
Calculate D using Equation (5.2.2) with respect to the corresonding moth
Update M(i,j) using Equation (5.2.2) and (5.2.1) with respect to the corresponding moth
end end
5.3. ph c t p c a thu t toán MFO
ph c t p tính toán c a m t thu t toán chính là c s ch y u đ đánh giá th i gian th c hi n c a nó, đi u này có th đ c xác đ nh d a trên c u trúc và vi c th c thi thu t toán.
ph c t p tính toán c a thu t toán MFO ph thu c vào s l ng b m đêm, s l ng bi n, s l n l p t i đa và c ch s p x p các ng n l a trong m i l n l p.
Vì chúng ta s d ng thu t toán Quick_sort và trong đó O(nlog2n) và O(n^2 ) t ng ng là tr ng h p t t nh t và t nh t.
Do đó khi xem xét hàm P thì s ph c t p tính toán t ng th đ c đ nh ngh a nh sau:
Trong đó n là s l ng b m đêm, t là s vòng l p l n nh t và d là s l ng bi n. 5.4. K t lu n
hi u r ng thu t toán MFO v m t lý thuy t hi u qu nh th nào trong vi c gi i quy t các v n đ t i u hóa, chúng ta hãy quan sát m t s đi m chính sau:
- Quy trình c p nh t v trí c a các con b m xung quanh ng n l a thúc đ y vi c khai thác.
- T i u c c b tránh đ c là cao khi MFO s d ng qu n th là b m đêm th c hi n t i u
- Ch đ nh c th m i con b m v i m t ng n l a và c p nh t th t c a các ng n l a trong m i vòng l p giúp t ng vi c th m dò không gian tìm ki m và gi m xác su t t i u c c b .
- Xem xét các gi i pháp t i u thu đ c g n nh t giúp tìm ra các gi i pháp đ y h a h n c ng nh đ nh h ng cho nh ng con b m đêm.
- Các gi i pháp t t nh t đ c l u trong ma tr n F đ chúng không bao gi b m t. - S l ng ng n l a phù h p giúp cân b ng vi c th m dò và khai thác.
- H ng s h i t thích h p (r) t o nên s h i t có gia t c xung quanh ng n l a trong các vòng l p.
Nh ng quan sát này giúp cho thu t toán MFO v m t lý thuy t có th c i thi n các gi i pháp ng u nhiên ban đ u và h i t đ n m t đi m t t h n trong không gian tìm ki m. Theo các đ nh lý NFL, không có thu t toán t i u hóa đ gi i quy t các v n đ t i u hóa. Khi thu t toán MFO đã có th gi i quy t t t h n các thu t toán khác trong ph n l n các th nghi m, nó có th đ c coi là m t thay th t i u cho vi c gi i quy t các v n đ t i u hóa các thu t toán t i u hi n nay.
CH NG 6
I U KHI N T I U CÔNG SU T PH N KHÁNG TRONG H TH NG I N PHÂN PH I
6.1. Bài toán t i u phân b công su t ph n kháng l i đi n phân ph i (Volt-Var Control)
6.1.1. Gi i thi u
Bài toán t i u phân b công su t ph n kháng (Volt-Var Control-VVC) là m t trong nh ng d ng c a bài toán t i u phân b công su t (OPF). S d bài toán Volt-Var Control ra đ i ch y u đ đi sâu h n vào vi c gi i quy t v n đ l u tâm t n t i h th ng đi n - gi m thi u t n th t đi n n ng và n đ nh đi n áp, thông qua vi c ki m soát các bi n liên quan đ n đi n áp đ u ra c a máy phát đi n, máy bi n áp có đ u phân áp, các ngu n công su t ph n kháng…
Hi n t i, do th c tr ng phát tri n c a các ngu n n ng l ng phân tán xu t hi n ngày càng nhi u và có tác đ ng không nh lên h th ng đi n, đ c bi t là h th ng đi n phân ph i, nên bài toán Volt-Var Control c n ph i xét đ n khía c nh s t n t i c a các ngu n n ng l ng phân tán. bài nghiên c u này, ta s gi i quy t bài toán Volt-Var Control trong h th ng đi n phân ph i có xét ngu n n ng l ng m t tr i mái nhà, trong b i c nh Vi t Nam đang phát tri n m ng n ng l ng này m t cách nhanh chóng.
Tr i qua các công trình nghiên c u khoa h c trong vi c v n hành h th ng đi n, chúng ta có th th y r ng công c Volt-Var Control r t h u ích và có tác đ ng l n. N u nh tr c đây m t s ph ng pháp c đi n đ c s d ng nh là quy ho ch tuy n tính , quy ho ch b c hai (hay quy ho ch toàn ph ng), ph ng pháp Lagarange đã đ c dùng cho vi c gi i bài toán này, thì hi n nay ng i ta ph i tìm ki m nh ng ph ng pháp khác đ gi i quy t vì các ph ng pháp c đã không còn phù h p do không gi i đ c các bài toán l n, d dàng h i t đ n giá tr t i u c c b . M t trong s chúng ch có th tính toán đ c trên các bài toán có hàm m c tiêu liên t c.
M c đích c a bài toán Volt-Var Control là tính c c ti u t n th t công su t khi v n hành h th ng, v i các đi u ki n ràng bu c cân b ng và b t cân b ng nh đ sai l ch đi n áp, ch s n đ nh đi n áp, cân b ng công su t, gi i h n h th ng t bù và b đi u áp, các ngu n công su t ph n kháng và kh n ng truy n t i c a đ ng dây.
Hàm m c tiêu c a bài toán Volt-Var Control đ c xây d ng d a trên nhu c u tính toán nh sau:
- C c ti u t n th t công su t.
- C c ti u đ l ch đi n áp t i các nút t i. - C c ti u h s n đ nh đi n áp c a h th ng.
6.1.2. Volt-Var Control trong h ng nghiên c u lu n v n
Trong nh ng n m g n đây, các thu t toán tìm ki m đ c áp d ng r ng rãi cho Volt-Var Controlv i các h th ng đi n chu n c a IEEE: IEEE 30 nút, IEEE 57 nút, IEEE 118 nút, IEEE 300 nút. M c đích c a chúng ta là tìm ra m t ph ng pháp hi u qu trong khi t ng s l ng bi n và các ràng bu c c a h th ng.
Trong bài nghiên c u này chúng ta s xây d ng bài toán Volt-Var Control v i hàm m c tiêu là t i u t n th t công su t (làm gi m t n hao công su t trên h th ng phân ph i) d a theo thu t toán MFO trong tr ng h p h th ng đi n phân ph i có ngu n n ng l ng m t tr i mái nhà theo bi u đ ph t i 24 gi . Bài toán Volt-Var Control s đ c xây d ng m c 6.2 và trình bày k t qu ch ng 7.
6.2. Xây d ng bài toán Volt-Var Control 6.2.1. Hàm m c tiêu 6.2.1. Hàm m c tiêu
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