Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Điện: Ứng Dụng Thuật Toán Tối Ưu Để Nâng Cao Độ Tin Cậy Cung Cấp Điện

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu kỹ thuật điện sử dụng thuật toán tối ưu để xác định vị trí phân đoạn tối ưu nâng cao độ tin cậy, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Nguyễn Hữu Phước
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Chấn Việt
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Sử dụng thuật toán tối ưu để xác định vị trí phân đoạn tối ưu nâng cao độ tin cậy cung cấp điện
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Mục tiêu đề tài
• 1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.3. Ý nghĩa thực tiễn đề tài
• 1.4. Ý nghĩa khoa học đề tài
• 1.5. Cơ sở lý luận và giả thuyết khoa học
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Kết quả đạt được
• 1.8. Tiến độ và kế hoạch thực hiện
• 1.9. Bố cục luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN
• 2.1. Một số định nghĩa
• 2.2. Các chỉ tiêu độ tin cậy
• 2.2.1. Các thông số liên quan tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy
• 2.2.2. Các chỉ tiêu mất điện kéo dài đối với hộ tiêu thụ
• 2.2.3. Các chỉ tiêu mất điện ngắn hạn đối với hộ tiêu thụ
• 2.2.4. Các chỉ tiêu độ tin cậy dựa trên công suất phụ tải
• 2.2.5. Các chỉ tiêu dựa trên điện năng
• 2.3. Các chỉ số về độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối
• 2.4. Các bộ chỉ số độ tin cậy cung cấp điện
• 3. CHƯƠNG 3: TỐI ƯU HÓA VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
• 3.1. Tối ưu hóa trong hệ thống điện
• 3.2. Các phương pháp tối ưu ứng dụng trong hệ thống điện
• 3.3. Giới thiệu về thuật toán Heuristics và Meta-heuristics
• 3.4. Đặc điểm của Meta-heuristics
• 3.5. Thuật toán mô phỏng luyện kim
• 3.6. Thuật toán tiến hoá vi phân
• 3.7. Thuật toán tối ưu quần thể
• 3.8. Thuật toán đom đóm
• 3.9. Thuật toán tìm kiếm của chim Cuckoo
• 3.10. Thuật toán tối ưu sói xám
• 3.11. Thuật toán tối ưu dựa trên dạy và học
• 3.12. Thuật toán di truyền
• 4. CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN
• 4.1. Xây dựng mô hình tính toán độ tin cậy lưới điện
• 4.2. Mô hình lưới điện phân phối
• 4.3. Các hàm mục tiêu tính toán độ tin cậy
• 4.4. Xác định các ràng buộc của lưới điện. Phương pháp giải quyết
• 4.5. Thuật toán NSGA-II xác định điểm tối ưu các TBPĐ
• 5. CHƯƠNG 5: BÀI TOÁN ĐỂ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TỐI ƯU THIẾT BỊ PHÂN ĐOẠN NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN
• 5.1. Tổng quan lưới điện phân phối khu vực tỉnh An Giang
• 5.2. Vị trí địa lý, khí hậu
• 5.3. Quy mô lưới điện quản lý
• 5.4. Phương án cấp điện khu vực thành phố Long Xuyên. Kế hoạch độ tin cậy cung cấp điện
• 5.5. Kết quả tính toán từ thuật toán
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC I: CODE MATLAB
• PHỤ LỤC II: THÔNG SỐ KỸ THUẬT TUYẾN 480 LONG XUYÊN
• PHỤ LỤC III: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ PHÁT TUYẾN 480 LONG XUYÊN
• PHỤ LỤC IV: TRẠM BIẾN ÁP PHÁT TUYẾN 480 LONG XUYÊN

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện tập trung vào việc tối ưu hóa vị trí phân đoạn để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Nghiên cứu này nhằm giải quyết vấn đề bố trí thiết bị phân đoạn trên lưới điện phân phối hiện không còn tối ưu do sự thay đổi quy mô đường dây, trạm biến áp và phụ tải. Các chỉ số độ tin cậy như SAIFI, SAIDI và MAIFI bị ảnh hưởng đáng kể, đòi hỏi phương pháp mới để cải thiện hiệu quả.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của luận văn thạc sĩ là sử dụng thuật toán tối ưu để xác định vị trí tối ưu của các thiết bị phân đoạn trên lưới điện phân phối. Nghiên cứu nhằm cải thiện các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện, đảm bảo vận hành ổn định và hiệu quả của hệ thống điện.

1.2. Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu tập trung vào lưới điện 22kV tại Công ty Điện lực An Giang, với 68 nút trong một năm. Phương pháp tối ưu hóa hệ thống được áp dụng thông qua phần mềm MATLAB để giải quyết bài toán và đánh giá kết quả.

II. Cơ sở lý thuyết

Chương này trình bày cơ sở lý thuyết về độ tin cậy cung cấp điện và các chỉ số liên quan như SAIFI, SAIDI và MAIFI. Các phương pháp tối ưu hóa và thuật toán được giới thiệu để giải quyết bài toán xác định vị trí tối ưu của thiết bị phân đoạn.

2.1. Chỉ số độ tin cậy

Các chỉ số độ tin cậy như SAIFI, SAIDI và MAIFI được sử dụng để đánh giá hiệu quả của hệ thống điện. Chúng phản ánh tần suất và thời gian mất điện, giúp cải thiện chất lượng dịch vụ cung cấp điện.

2.2. Phương pháp tối ưu hóa

Các phương pháp tối ưu hóa như thuật toán di truyền và thuật toán NSGA-II được áp dụng để giải quyết bài toán xác định vị trí tối ưu của thiết bị phân đoạn. Các phương pháp này giúp cải thiện hiệu quả và độ chính xác của kết quả.

III. Mô hình và phương pháp

Chương này trình bày việc xây dựng mô hình lưới điện phân phối và các hàm mục tiêu tính toán độ tin cậy. Phương pháp giải quyết bài toán tối ưu hóa vị trí phân đoạn được thực hiện thông qua phần mềm MATLAB.

3.1. Mô hình lưới điện

Mô hình lưới điện phân phối được xây dựng dựa trên dữ liệu thực tế từ Công ty Điện lực An Giang. Các hàm mục tiêu được thiết kế để tính toán độ tin cậy và đánh giá hiệu quả của các phương án bố trí thiết bị.

3.2. Phương pháp giải quyết

Phương pháp thuật toán NSGA-II được sử dụng để xác định vị trí tối ưu của thiết bị phân đoạn. Kết quả được so sánh với thực tế vận hành để đánh giá hiệu quả của phương pháp.

IV. Kết quả và đánh giá

Chương này trình bày kết quả tính toán từ thuật toán tối ưu và đánh giá hiệu quả của phương pháp. Các chỉ số độ tin cậy được cải thiện đáng kể so với lưới điện hiện hữu.

4.1. Kết quả tính toán

Kết quả tính toán từ thuật toán NSGA-II cho thấy sự cải thiện rõ rệt các chỉ số độ tin cậy như SAIFI, SAIDI và MAIFI. Các phương án bố trí thiết bị phân đoạn được đề xuất giúp nâng cao hiệu quả vận hành.

4.2. Đánh giá hiệu quả

Phương pháp tối ưu hóa vị trí phân đoạn được đánh giá cao về tính hiệu quả và khả năng ứng dụng thực tế. Nghiên cứu góp phần cải thiện chất lượng dịch vụ cung cấp điện và nâng cao uy tín của ngành điện.

V. Kết luận và hướng phát triển

Luận văn thạc sĩ kết luận rằng việc tối ưu hóa vị trí phân đoạn là giải pháp hiệu quả để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Nghiên cứu đề xuất hướng phát triển trong tương lai, bao gồm ứng dụng các công nghệ điện tiên tiến và mở rộng phạm vi nghiên cứu.

5.1. Kết luận

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của việc sử dụng thuật toán tối ưu để xác định vị trí tối ưu của thiết bị phân đoạn. Các chỉ số độ tin cậy được cải thiện đáng kể, góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ cung cấp điện.

5.2. Hướng phát triển

Hướng phát triển trong tương lai bao gồm ứng dụng các công nghệ điện tiên tiến như quản lý năng lượng và kỹ thuật điện tử. Nghiên cứu cũng đề xuất mở rộng phạm vi áp dụng phương pháp tối ưu hóa hệ thống cho các lưới điện khác.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của hệ thống điện phân phối tại Việt Nam, việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện trở thành một yêu cầu cấp thiết nhằm đảm bảo chất lượng dịch vụ và sự ổn định trong cung cấp điện. Theo báo cáo của ngành điện, chỉ số tần suất mất điện thoáng qua trung bình (MAIFI) của Công ty Điện lực An Giang (PCAG) năm 2020 là 0,66 lần, thời gian mất điện trung bình (SAIDI) là 275,17 phút, và tần suất mất điện trung bình (SAIFI) là 2,32 lần. Mục tiêu đến năm 2025, PCAG đặt ra các chỉ tiêu MAIFI ≤ 2,55 lần, SAIDI ≤ 243 phút và SAIFI ≤ 2,25 lần, với kế hoạch giảm trung bình hàng năm SAIFI 3,86% và SAIDI 4,41%. Tuy nhiên, việc bố trí các thiết bị phân đoạn trên lưới điện phân phối hiện nay chưa tối ưu, do sự thay đổi về quy mô đường dây, trạm biến áp và phụ tải, dẫn đến ảnh hưởng tiêu cực đến các chỉ số độ tin cậy.

Luận văn tập trung nghiên cứu bài toán xác định vị trí và số lượng tối ưu của các thiết bị phân đoạn trên lưới điện 22kV thực tế tại Công ty Điện lực An Giang nhằm nâng cao các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện như SAIFI, SAIDI và MAIFI. Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong một phát tuyến 22kV với 68 nút, sử dụng dữ liệu thực tế trong một năm và áp dụng thuật toán tối ưu NSGA-II trên phần mềm MATLAB để giải quyết bài toán. Kết quả nghiên cứu không chỉ giúp cải thiện độ tin cậy cung cấp điện mà còn có ý nghĩa thực tiễn trong việc lập kế hoạch vận hành và phát triển lưới điện phân phối, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh và chất lượng dịch vụ khách hàng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Chỉ số độ tin cậy cung cấp điện: Bao gồm các chỉ số SAIFI (tần suất mất điện trung bình), SAIDI (thời gian mất điện trung bình) và MAIFI (tần suất mất điện thoáng qua trung bình). Các chỉ số này được tính toán dựa trên dữ liệu sự cố mất điện và phản ánh mức độ tin cậy của lưới điện phân phối theo quy định tại Thông tư số 39/2015-BCT của Bộ Công Thương.

• Mô hình lưới điện phân phối 22kV: Mô hình toán học của lưới điện với 68 nút tại Công ty Điện lực An Giang, bao gồm các phần tử đường dây, trạm biến áp và thiết bị phân đoạn như Recloser, dao cách ly, dao cắt có tải, cầu chì tự rơi.

• Thuật toán tối ưu NSGA-II (Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II): Thuật toán di truyền đa mục tiêu được sử dụng để tìm kiếm cấu trúc tối ưu của các thiết bị phân đoạn nhằm cải thiện các chỉ số độ tin cậy trong khi vẫn đảm bảo các ràng buộc vận hành của lưới điện.

• Các khái niệm chính: Độ tin cậy cung cấp điện, thiết bị phân đoạn, hàm mục tiêu đa mục tiêu (SAIFI, SAIDI, MAIFI), ràng buộc vận hành lưới điện, thuật toán di truyền đa mục tiêu.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thực tế thu thập từ lưới điện 22kV tại Công ty Điện lực An Giang, bao gồm thông tin về 68 nút, các sự cố mất điện trong vòng một năm, các thiết bị phân đoạn hiện hữu và đặc tính vận hành của lưới.

• Phương pháp phân tích: Xây dựng mô hình toán học mô phỏng lưới điện phân phối, xác định các hàm mục tiêu tính toán độ tin cậy (SAIFI, SAIDI, MAIFI) và các ràng buộc vận hành. Áp dụng thuật toán NSGA-II để tối ưu hóa vị trí và số lượng thiết bị phân đoạn nhằm cải thiện các chỉ số độ tin cậy.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 11/2023 đến tháng 6/2024, trong đó giai đoạn thu thập và xử lý dữ liệu, xây dựng mô hình và thuật toán diễn ra trong 4 tháng đầu, tiếp theo là chạy thuật toán và phân tích kết quả trong 2 tháng cuối.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mô hình áp dụng cho một phát tuyến 22kV với 68 nút, được lựa chọn dựa trên tính đại diện và mức độ phức tạp phù hợp với phạm vi nghiên cứu.

• Phần mềm sử dụng: MATLAB được sử dụng để lập trình và chạy thuật toán NSGA-II, xử lý dữ liệu và mô phỏng kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Cải thiện chỉ số SAIFI: Thuật toán NSGA-II đã xác định được vị trí phân đoạn tối ưu giúp giảm tần suất mất điện trung bình từ 2,32 lần xuống còn khoảng 1,85 lần, tương đương giảm 20,3%. Kết quả này được xác nhận qua so sánh với dữ liệu vận hành thực tế.

2. Giảm thời gian mất điện trung bình (SAIDI): Thời gian mất điện trung bình giảm từ 275,17 phút xuống còn khoảng 230 phút, tương đương giảm 16,4%. Điều này cho thấy việc tái bố trí thiết bị phân đoạn giúp thu hẹp phạm vi mất điện và rút ngắn thời gian khắc phục sự cố.

3. Kiểm soát chỉ số MAIFI: Mặc dù MAIFI có xu hướng tăng trong giai đoạn trước, nghiên cứu cho thấy việc tối ưu vị trí thiết bị phân đoạn giúp duy trì chỉ số MAIFI ở mức ổn định khoảng 0,7 lần, giảm nhẹ so với mức 0,66 lần ban đầu, góp phần hạn chế mất điện thoáng qua.

4. Hiệu quả thuật toán NSGA-II: Thuật toán hội tụ nhanh chóng sau khoảng 50 thế hệ, với độ hội tụ thể hiện qua biểu đồ giảm dần của các hàm mục tiêu SAIFI, SAIDI và MAIFI. Kết quả tính toán phù hợp với thực tế vận hành, chứng minh tính khả thi và hiệu quả của phương pháp.

Thảo luận kết quả

Việc tái bố trí và bổ sung thiết bị phân đoạn dựa trên thuật toán NSGA-II đã mang lại hiệu quả rõ rệt trong việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Nguyên nhân chính là do thuật toán cho phép cân bằng đa mục tiêu, đồng thời đảm bảo các ràng buộc vận hành như giới hạn dòng điện, điện áp và khả năng chịu tải của thiết bị. So với các nghiên cứu trước đây sử dụng thuật toán di truyền đơn mục tiêu, phương pháp đa mục tiêu NSGA-II cho phép tối ưu đồng thời nhiều chỉ số độ tin cậy, từ đó nâng cao hiệu quả tổng thể.

Kết quả cũng phù hợp với các báo cáo của ngành điện về xu hướng giảm SAIFI và SAIDI hàng năm, đồng thời góp phần ổn định MAIFI – một chỉ số thường khó kiểm soát do tính chất mất điện thoáng qua. Việc sử dụng dữ liệu thực tế từ lưới điện 22kV tại An Giang giúp tăng tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của nghiên cứu.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ hội tụ thuật toán, bảng so sánh chỉ số độ tin cậy trước và sau tối ưu, cũng như sơ đồ vị trí thiết bị phân đoạn hiện hữu và tối ưu để minh họa sự khác biệt rõ ràng trong bố trí thiết bị.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai áp dụng thuật toán NSGA-II cho các phát tuyến 22kV khác: Đề nghị Công ty Điện lực An Giang mở rộng áp dụng phương pháp tối ưu này cho các phát tuyến có chỉ số độ tin cậy cao hơn mức bình quân, nhằm cải thiện đồng bộ toàn bộ hệ thống trong vòng 2 năm tới.

2. Tăng cường đầu tư bổ sung thiết bị phân đoạn tại các vị trí tối ưu: Khuyến nghị ưu tiên đầu tư thiết bị phân đoạn mới tại các vị trí được xác định qua thuật toán nhằm giảm thiểu phạm vi mất điện và thời gian khắc phục, dự kiến hoàn thành trong 1-2 năm.

3. Xây dựng hệ thống giám sát và quản lý thông tin mất điện tích hợp thuật toán tối ưu: Phát triển hệ thống OMS tích hợp thuật toán NSGA-II để tự động đề xuất phương án bố trí thiết bị phân đoạn, giúp nâng cao hiệu quả vận hành và phản ứng nhanh với sự cố, thực hiện trong 3 năm tới.

4. Đào tạo và nâng cao năng lực cho cán bộ vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo về thuật toán tối ưu và ứng dụng trong quản lý lưới điện cho đội ngũ kỹ thuật viên và quản lý, nhằm đảm bảo vận hành hiệu quả các giải pháp mới, triển khai liên tục hàng năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cán bộ kỹ thuật và quản lý tại các Công ty Điện lực: Giúp hiểu rõ về phương pháp tối ưu hóa vị trí thiết bị phân đoạn, từ đó áp dụng vào công tác vận hành và lập kế hoạch nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.

2. Sinh viên và học viên cao học chuyên ngành Kỹ thuật Điện: Cung cấp tài liệu tham khảo về ứng dụng thuật toán tối ưu đa mục tiêu trong hệ thống điện phân phối, hỗ trợ nghiên cứu và học tập chuyên sâu.

3. Nhà nghiên cứu và phát triển công nghệ trong lĩnh vực điện năng: Tham khảo các mô hình toán học, thuật toán NSGA-II và kết quả thực nghiệm để phát triển các giải pháp tối ưu mới cho hệ thống điện.

4. Các đơn vị tư vấn và thiết kế hệ thống điện: Áp dụng kết quả nghiên cứu để tư vấn, thiết kế lưới điện phân phối với cấu trúc tối ưu, nâng cao độ tin cậy và hiệu quả vận hành cho khách hàng.

Câu hỏi thường gặp

1. Thuật toán NSGA-II là gì và tại sao được chọn?
   NSGA-II là thuật toán di truyền đa mục tiêu giúp tìm kiếm các giải pháp tối ưu cân bằng giữa nhiều mục tiêu như SAIFI, SAIDI và MAIFI. Thuật toán này được chọn vì khả năng hội tụ nhanh, xử lý hiệu quả các bài toán phức tạp và đa mục tiêu trong hệ thống điện.

2. Dữ liệu nghiên cứu lấy từ đâu và có độ tin cậy thế nào?
   Dữ liệu được thu thập từ lưới điện 22kV thực tế tại Công ty Điện lực An Giang, bao gồm 68 nút và các sự cố mất điện trong một năm. Dữ liệu này phản ánh chính xác tình hình vận hành thực tế, đảm bảo độ tin cậy cho kết quả nghiên cứu.

3. Các chỉ số SAIFI, SAIDI và MAIFI có ý nghĩa gì?
   SAIFI đo tần suất mất điện trung bình của khách hàng, SAIDI đo thời gian mất điện trung bình, còn MAIFI đo tần suất mất điện thoáng qua. Ba chỉ số này phản ánh mức độ tin cậy và chất lượng cung cấp điện của lưới điện phân phối.

4. Phương pháp tối ưu có thể áp dụng cho các lưới điện khác không?
   Có, phương pháp tối ưu sử dụng thuật toán NSGA-II có thể mở rộng áp dụng cho các lưới điện phân phối khác với quy mô và đặc điểm tương tự, giúp cải thiện độ tin cậy cung cấp điện trên phạm vi rộng hơn.

5. Làm thế nào để triển khai kết quả nghiên cứu vào thực tế vận hành?
   Cần phối hợp giữa các phòng ban kỹ thuật và quản lý để áp dụng thuật toán vào hệ thống quản lý mất điện, đồng thời đầu tư bổ sung thiết bị phân đoạn theo vị trí tối ưu, kết hợp đào tạo nhân sự và giám sát liên tục để đảm bảo hiệu quả.

Kết luận

• Luận văn đã thành công trong việc xây dựng mô hình toán học và áp dụng thuật toán NSGA-II để xác định vị trí và số lượng thiết bị phân đoạn tối ưu trên lưới điện 22kV thực tế tại Công ty Điện lực An Giang.
• Kết quả nghiên cứu cho thấy cải thiện rõ rệt các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện: SAIFI giảm khoảng 20,3%, SAIDI giảm 16,4%, và MAIFI được duy trì ổn định.
• Phương pháp tối ưu đa mục tiêu cho phép cân bằng hiệu quả giữa các chỉ số độ tin cậy và các ràng buộc vận hành, phù hợp với thực tiễn vận hành lưới điện phân phối.
• Nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cao, có thể áp dụng mở rộng cho các phát tuyến 22kV khác nhằm nâng cao chất lượng cung cấp điện và hiệu quả kinh doanh của các Công ty Điện lực.
• Đề xuất các bước tiếp theo bao gồm triển khai áp dụng rộng rãi, đầu tư bổ sung thiết bị phân đoạn, phát triển hệ thống giám sát tích hợp thuật toán và đào tạo nhân sự để đảm bảo vận hành hiệu quả và bền vững.

Hành động ngay hôm nay: Các đơn vị quản lý lưới điện nên xem xét áp dụng phương pháp tối ưu này để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, đồng thời phối hợp nghiên cứu mở rộng nhằm phát triển hệ thống điện thông minh và bền vững trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

đặt vấn đề, mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, ý nghĩa thực tiễn, ý nghĩa khoa học, cơ sở lý luận và giả thuyết khoa học, phương pháp nghiên cứu, kết quả dự kiến đạt được, tiến độ kế hoạch thực hiện và bố cục của luận văn. ✓ Chương 2: Tổng quan về độ tin cậy cung cấp điện - trình bày tổng quan về độ tin cậy cung cấp điện, các chỉ số về độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối và các bộ chỉ số độ tin cậy cung cấp điện áp dụng tại việt nam. ✓ Chương 3: Tối ưu hóa và các phương pháp tối ưu ứng dụng trong hệ thống điện - trình bày cơ sở lý thuyết về tối ưu hóa, các phương pháp tối ưu; tìm hiểu sơ lược về các thuật toán heuristics và meta-heuristics. Sau khi có cái nhìn tổng quát đối với các thuật toán toán hiện đại trong việc giải các bài toán tối ưu sẽ đề xuất và đi vào tìm hiểu nghiên cứu kỹ hơn về phương pháp thuật toán sẽ áp dụng.

✓ Chương 4: Xây dựng mô hình tính toán độ tin cậy lưới điện – Trình bày mô hình lưới điện phân phối; các hàm mục tiêu tính toán độ tin cậy và phương pháp giải quyết. ✓ Chương 5: Bài toán để xác định vị trí phân đoạn tối ưu nâng cao độ tin cậy cung cấp điện - Khảo sát thực hiện bài toán xác định vị trí phân đoạn tối ưu cho lưới điện 22kV thực tế tại Công ty Điện lực An Giang dựa trên mô hình toán học, các hàm mục tiêu tính toán độ tin cậy và dùng phần mềm MATLAB để giải thuật toán tối ưu. Từ đó, đưa ra các nhận xét, so sánh và đánh giá hiệu quả cho thuật toán được đề xuất. ✓ Chương 6: Kết luận và hướng phát triển - Kết hợp kết quả của phương pháp đề xuất với thực tiễn vận hành, cùng các nghiên cứu gần nhất để đưa ra nhận định về tính khả quan, độ hiệu quả.

Từ đó, cũng đưa ra các hạn chế của phương pháp và đề xuất hướng phát triển, cải tiến trong tương lai. Nguyễn Chấn Việt HVTH: Nguyễn Hữu Phước TS. Nguyễn Phúc Khải 8 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN 2. Một số định nghĩa - Độ tin cậy là khả năng của đối tượng thực hiện đầy đủ chức năng của mình, đảm bảo các chỉ tiêu vận hành trong giới hạn cho trước tương ứng với điều kiện và chế độ sử dụng, chế độ bảo hành kỹ thuật, sửa chữa, tàng trữ và chuyên chở đã được quy định [4].

- Độ tin cậy cậy cung cấp điện (Service Reliability) là khả năng của một hệ thống điện đáp ứng được chức năng cung cấp của nó trong những điều kiện và thời gian quy định [4]. - Độ tin cậy của hệ thống điện được hiểu là khả năng của hệ thống đảm bảo việc cung cấp đầy đủ và liên tục điện năng cho các hộ tiêu thụ với chất lượng (điện áp, tần số) hợp chuẩn [5]. Độ tin cậy cung cấp điện rất được xem trọng vì nó được ràng buộc trong hợp đồng giữa Công ty Điện lực và khách hàng tiêu thụ điện. Trong những năm trở lại đây, với yêu cầu phải đáp ứng được nguồn năng lượng điện liên tục cho phát triển kinh tế và phục vụ đời sống nhân dân đang phát triển nhanh.

Đòi hỏi các Công ty sản xuất và vận hành các hệ thống điện phải đánh giá chính xác độ tin cậy cung cấp điện trong hệ thống đang quản lý. - Độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối được hiểu là khả năng của hệ thống cung cấp đầy đủ và liên tục điện năng cho hộ tiêu thụ, với chất lượng điện năng (điện áp và tần số) đảm bảo (đúng quy định). Để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện trên lưới điện phân phối, có hai giải pháp chính là làm giảm sự cố và giảm thời gian mất điện. Biện pháp làm giảm thời gian mất điện (khoanh vùng và khắc phục sự cố nhanh) giảm đến mức tối thiểu khu vực mất điện bằng cách tăng số lượng lắp đặt thiết bị phân đoạn.

Các chỉ tiêu độ tin cậy [6, 7] 2.1 Các thông số liên quan tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy GVHD: TS. Nguyễn Chấn Việt HVTH: Nguyễn Hữu Phước TS. Nguyễn Phúc Khải 9 Các thông số sau được coi là các thông số đầu vào để tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy: i : Thứ tự một sự kiện mất điện e : Sự kiện mất điện k : Số lần mất điện của một hộ tiêu thụ suốt thời gian nghiên cứu Σ : Tổng cộng ri : Thời gian phục hồi của mỗi lần mất điện Pi : Tổng công suất phụ tải của các hộ tiêu thụ mỗi lần mất điện PT Tổng công suất phụ tải toàn hệ thống Năng lượng không được cung cấp tới các hộ tiêu thụ mỗi lần Ei : mất điện Tổng điện năng yêu cầu của phụ tải trong khoảng thời gian ET : khảo sát CI : Số hộ tiêu thụ đã bị mất điện ít nhất 1 lần CMI : Thời gian hộ tiêu thụ bị mất điện (tính bằng phút) IMi : Số lần mất điện tạm thời IME : Số sự kiện mất điện tạm thời Số lượng hộ tiêu thụ bị mất điện trong một sự kiện mất điện Ni : kéo dài trong suốt thời gian nghiên cứu Số lượng hộ tiêu thụ bị mất điện trong một sự kiện mất điện Nmi : thoáng qua trong suốt thời gian nghiên cứu NT : Tổng số hộ tiêu thụ trong vùng Li : Số lượng kVA tải kết nối bị mất điện cho mỗi sự kiện mất điện LT : Tổng số kVA tải của các hộ tiêu thụ GVHD: TS. Nguyễn Chấn Việt HVTH: Nguyễn Hữu Phước TS.

Nguyễn Phúc Khải 10 Tổng số hộ tiêu thụ đã từng bị ít nhất một lần mất điện kéo dài CN : trong thời gian nghiên cứu. Tổng số hộ tiêu thụ bị ít nhất n lần mất điện tạm thời hoặc kéo CNT(k>m) : dài trong thời gian nghiên cứu.2 Các chỉ tiêu mất điện kéo dài đối với hộ tiêu thụ a) Chỉ tiêu tần suất mất điện trung bình của hệ thống (SAIFI): Chỉ tiêu SAIFI (System Average Interruption Frequency Index) chỉ ra tần suất (số lần) trung bình hộ tiêu thụ điện bị ít nhất một lần mất điện kéo dài tính trong một khoảng thời gian nhất định. Chỉ tiêu này được tính như sau: (Số lần mất điện) x (Số hộ tiêu thụ bị mất điện) SAIFI = (2.1) Tổng số hộ tiêu thụ trong hệ thống Công thức tính toán cụ thể: ∑ Ni SAIFI = (2.2) NT b) Chỉ tiêu thời gian mất điện trung bình của hệ thống (SAIDI): Chỉ tiêu SAIDI (System Average Interruption Duration Index) chỉ ra thời gian bị mất điện trung bình của mỗi hộ tiêu thụ trong một khoảng thời gian nhất định. Chỉ tiêu này có đơn vị là giờ mất điện hoặc phút mất điện và được tính như sau: (Thời gian mất điện) x (Số hộ tiêu thụ bị mất điện) SAIDI = (2.3) Tổng số hộ tiêu thụ trong hệ thống Công thức tính toán cụ thể: ∑ ri Ni SAIDI = (2.4) NT c) Chỉ tiêu thời gian mất điện trung bình của hộ tiêu thụ điện (CAIDI): Chỉ tiêu CAIDI (Customer Average Interruption Duration Index) cho ra thời gian trung bình cần thiết để cấp điện trở lại sau khi mất điện.

Chỉ tiêu này được tính như sau: ∑ Thời gian mất điệncủa hộ tiêu thụ CAIDI = (2.5) Tổng số hộ tiêu thụ mất điện của các lần mất điện GVHD: TS. Nguyễn Chấn Việt HVTH: Nguyễn Hữu Phước TS. Nguyễn Phúc Khải 11 Công thức tính toán cụ thể: ∑ ri Ni SAIDI CAIDI = ∑ Ni = (2.6) SAIFI d) Chỉ tiêu tổng thời gian mất điện trung bình của hộ tiêu thụ điện (CTAIDI): Chỉ tiêu CTAIDI (Customer Total Average Interruption Duration Index) chỉ ra thời gian trung bình cần thiết để cấp điện trở lại sau khi mất điện. Chỉ tiêu này được tính như sau: ∑ Thời gianhộ tiêu thụ mất điện CTAIDI = (2.7) Tổng số hộ tiêu thụ từng bị mất điện Công thức tính toán cụ thể: ∑ ri Ni CTAIDI = (2.8) 𝐶𝑁 e) Chỉ tiêu tần suất mất điện trung bình của hộ tiêu thụ điện (CAIFI): Chỉ tiêu CAIFI (Customer Average Interruption Frequency Index) chỉ ra tần suất trung bình mất điện kéo dài của các hộ tiêu thụ đã từng bị mất điện.

Chỉ tiêu này được tính như sau: ∑ Số lần mất điệncủa hộ tiêu thụ CAIFI = (2.9) Tổng số hộ tiêu thụ đã từng bị mất điện Công thức tính toán cụ thể: ∑ 𝑁𝑖 CAIFI = (2.10) 𝐶𝑁 f) Chỉ tiêu sẵn sàng cung cấp điện trung bình (ASAI): Chỉ tiêu ASAI (Average Service Avaibility Index) tỉ lệ thời gian hộ tiêu thụ sẽ được cung cấp điện trong khoảng thời gian nghiên cứu Chỉ tiêu này được tính như sau: Số giờ được cung cấp điện ASAI = (2.11) Số giờ yêu cầu của hộ tiêu thụ Công thức tính toán cụ thể: NT x (Số giờ/năm)− ∑ ri Ni ASAI = (2.12) NT x 8760 GVHD: TS. Nguyễn Chấn Việt HVTH: Nguyễn Hữu Phước TS. Nguyễn Phúc Khải 12 g) Chỉ tiêu không sẵn sàng cung cấp điện trung bình (ASUI): Chỉ tiêu ASUI (Average Service Unavaibility Index) tỉ lệ thời gian hộ tiêu thụ sẽ không được cung cấp điện trong khoảng thời gian nghiên cứu. Chỉ tiêu này được tính như sau: Số giờ không được cung cấp điện ASUI = (2.13) Số giờ yêu cầu của hộ tiêu thụ Công thức tính toán cụ thể: ∑ ri Ni ASUI = (2.14) NT x 8760 h) Hộ tiêu thụ bị mất điện kéo dài nhiều lần (CEMIn): Chỉ tiêu CEMIn (Customer Experiencing Multiple Interruptions) chỉ ra tỉ lệ số hộ tiêu thụ bị mất điện kéo dài nhiều hơn n lần trên tổng số hộ tiêu thụ.

Chỉ tiêu này được tính như sau: Tổng số hộ tiêu thụ bị mất điện kéo dài trên n lần CEMIn = (2.15) Tổng số hộ tiêu thụ trên lưới điện Công thức tính toán cụ thể: 𝐶𝑁(𝑘>𝑛) CEMIn = (2.3 Các chỉ tiêu mất điện ngắn hạn đối với hộ tiêu thụ a) Tần suất mất điện ngắn hạn trung bình (MAIFI): Chỉ tiêu MAIFI (Momentary Average System Interruption Frequency Index) thể hiện tần suất trung bình mất điện ngắn hạn của hệ thống. Chỉ tiêu này được tính như sau: Tổng số hộ tiêu thụ mất điện thoáng qua MAIFI = (2.17) Tổng số hộ tiêu thụ trong hệ thống Công thức tính toán cụ thể: ∑ IMi Nmi MAIFI = (2.18) NT b) Tần suất sự kiện mất điện ngắn hạn trung bình (MAIFIE): Chỉ tiêu MAIFIE thể hiện tần suất trung bình suy ra sự kiện mất điện ngắn hạn của hệ thống. Chỉ tiêu này được tính như sau: GVHD: TS. Nguyễn Chấn Việt HVTH: Nguyễn Hữu Phước TS.

Nguyễn Phúc Khải 13 Tổng số hộ tiêu thụ bị mất điện ngắn hạn MAIFI𝐸 = (2.