Luận Văn Thạc Sĩ: Tái Cấu Trúc Lưới Điện Phân Phối Đảm Bảo Độ Tin Cậy Cung Cấp Điện Tại Cao Lãnh

LỜI MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1. Lý do chọn đề tài

1.2. Mục tiêu luận văn

1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4. Ý nghĩa thực tiễn của luận văn

1.5. Ý nghĩa khoa học của luận văn

1.6. Phương pháp nghiên cứu

1.7. Kết quả dự kiến đạt được

2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

2.1. Tổng quan về lưới phân phối

2.2. Định nghĩa và phân loại

2.3. Tiêu chuẩn chất lượng lưới phân phối

2.4. Đặc điểm của lưới điện phân phối

2.5. Độ tin cậy trong lưới điện phân phối

2.5.1. Các khái niệm về độ tin cậy

2.5.2. Khái niệm về trạng thái và hỏng hóc của hệ thống điện

2.5.3. Bài toán độ tin cậy

2.5.4. Một số phương pháp đánh giá độ tin cậy

2.5.4.1. Phương pháp đồ thị - giải tích

2.5.4.2. Phương pháp không gian trạng thái

2.5.4.3. Phương pháp cây hỏng hóc

2.5.4.4. Phương pháp đường tối thiểu

2.5.4.5. Phương pháp cắt lát tối thiểu

2.5.4.6. Phương pháp mô phỏng Monte-Carlo

2.5.5. Các chỉ số đánh giá độ tin cậy của lưới điện phân phối theo Thông tư số 39/2015/TT-BCT ngày 18 tháng 11 năm 2015

2.5.5.1. Chỉ số tần suất mất điện trung bình của hệ thống, SAIFI (System Average Interruption Frequency Index)

2.5.5.2. Chỉ số thời gian ngừng cấp điện trung bình của hệ thống, SAIDI (System average interruption duration index)

2.5.5.3. Chỉ tiêu tần suất mất điện thoáng qua trung bình của hệ thống, MAIFI (Momentary Average Interruption Frequency Index)

2.5.5.4. Năng lượng không được cung cấp, ENS (Energy not supplise index)

2.5.5.5. Điện năng trung bình không được cung cấp, AENS hay ngừng cấp điện hệ thống trung bình (Average Energy not supplied index)

2.5.6. Điều kiện áp dụng

3. CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

3.1. Các nghiên cứu khoa học về bài toán tối ưu cấu trúc lưới điện phân phối

3.2. Giải thuật của Merlin và Back – kỹ thuật vòng kín

3.3. Giải thuật của Civanlar và các cộng sự – kỹ thuật đổi nhánh

3.4. Giải thuật đàn kiến (Ant colony search – ACS)

3.5. Thuật toán mô phỏng luyện kim (Simulated Annealing – SA)

3.6. Thuật toán tối ưu quần thể (PSO)

3.7. Thuật toán đom đóm (FA)

4. CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT

4.1. Xây dựng hàm mục tiêu

4.2. Bài toán tái cấu trúc lưới cực tiểu chi phí vận hành

4.3. Bài toán tái cấu trúc lưới điện giảm chi phí ngừng cung cấp điện

4.4. Xét lưới điện đơn giản có một nguồn

4.5. Xét mạng điện kín vận hành hở

4.6. Tính toán chi phí ngừng cung cấp điện

4.7. Hàm mục tiêu của bài toán cực tiểu chi phí vận hành và chi phí ngừng cung cấp điện

4.8. Thuật toán Symbiotic Organism Search (SOS)

4.9. Lưu đồ thuật toán SOS

4.10. Thuật toán vét cạn (brute force)

5. CHƯƠNG 5: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN TRÊN LƯỚI ĐIỆN THỰC TẾ TẠI ĐIỆN LỰC THÀNH PHỐ CAO LÃNH

5.1. Thông tin về lưới điện của Điện lực thành phố Cao Lãnh

5.2. Lưới điện khảo sát áp dụng và tính toán

5.3. Mạch vòng giữa tuyến 474CL và 475CL

5.4. Mạch vòng giữa tuyến 471CL và 473QT

5.5. Mạch vòng giữa tuyến 476CL và 478QT

5.6. Mạch vòng giữa tuyến 472CL và 473CL

5.7. Nhận xét và đề xuất

6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN

6.1. Những hạn chế và đề xuất phát triển của đề tài

6.1.1. Những hạn chế

6.1.2. Đề xuất phát triển của đề tài

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu và bối cảnh nghiên cứu

Luận văn thạc sĩ này tập trung vào việc tái cấu trúc lưới điện phân phối nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện tại khu vực thành phố Cao Lãnh. Điện năng đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt trong bối cảnh thị trường điện cạnh tranh. Lưới điện phân phối là khâu cuối cùng trong hệ thống điện, trực tiếp cung cấp điện đến người dùng. Việc đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện không chỉ giảm thiểu chi phí vận hành mà còn tăng hiệu quả kinh tế cho các công ty điện lực. Tái cấu trúc lưới điện là giải pháp quan trọng để giảm tổn thất điện năng, cải thiện độ tin cậy và tối ưu hóa chi phí.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của luận văn thạc sĩ là tìm ra giải pháp tái cấu trúc lưới điện phân phối hiệu quả, giảm thiểu chi phí vận hành và chi phí ngừng cung cấp điện. Nghiên cứu áp dụng các giải thuật tối ưu như Symbiotic Organism Search (SOS) và thuật toán vét cạn (brute force) để tìm cấu trúc lưới điện tối ưu. Kết quả nghiên cứu sẽ được áp dụng trên lưới điện thực tế tại Cao Lãnh, đảm bảo tính khả thi và hiệu quả.

1.2. Ý nghĩa thực tiễn và khoa học

Luận văn thạc sĩ này có ý nghĩa thực tiễn cao khi góp phần cải thiện độ tin cậy cung cấp điện và giảm chi phí vận hành cho các công ty điện lực. Về mặt khoa học, nghiên cứu áp dụng các giải thuật hiện đại và tiêu chuẩn đánh giá độ tin cậy theo Thông tư 39/2015/TT-BCT, tạo cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực quản lý lưới điện.

II. Tổng quan về lưới điện phân phối và độ tin cậy

Lưới điện phân phối là bộ phận quan trọng trong hệ thống điện, có nhiệm vụ cung cấp điện từ trạm trung gian đến phụ tải. Độ tin cậy của lưới điện được đánh giá qua các chỉ số như SAIFI, SAIDI, và MAIFI. Việc cải thiện độ tin cậy cung cấp điện không chỉ giảm thiểu thời gian ngừng điện mà còn tăng hiệu quả kinh tế cho cả công ty điện lực và khách hàng.

2.1. Phân loại lưới điện phân phối

Lưới điện phân phối được phân loại theo đối tượng phục vụ (thành thị, nông thôn, xí nghiệp), thiết bị dẫn điện (trên không, cáp ngầm), và cấu trúc hình dáng (hở, kín). Mỗi loại lưới điện có đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật riêng, đòi hỏi các giải pháp tái cấu trúc phù hợp.

2.2. Các chỉ số đánh giá độ tin cậy

Các chỉ số đánh giá độ tin cậy cung cấp điện bao gồm SAIFI (tần suất mất điện trung bình), SAIDI (thời gian ngừng cấp điện trung bình), và MAIFI (tần suất mất điện thoáng qua). Những chỉ số này là cơ sở để đánh giá hiệu quả của các giải pháp tái cấu trúc lưới điện.

III. Phương pháp tái cấu trúc lưới điện phân phối

Tái cấu trúc lưới điện là quá trình tối ưu hóa cấu trúc lưới để đạt các mục tiêu như giảm tổn thất điện năng, cải thiện độ tin cậy và cân bằng pha. Nghiên cứu này sử dụng các giải thuật tối ưu như Symbiotic Organism Search (SOS) và thuật toán vét cạn (brute force) để tìm cấu trúc lưới điện tối ưu.

3.1. Giải thuật Symbiotic Organism Search SOS

SOS là giải thuật tối ưu dựa trên nguyên lý sinh học, mô phỏng quá trình tương tác giữa các sinh vật trong hệ sinh thái. Giải thuật này được áp dụng để tìm cấu trúc lưới điện có chi phí vận hành và chi phí ngừng cung cấp điện thấp nhất.

3.2. Thuật toán vét cạn brute force

Thuật toán vét cạn là phương pháp tìm kiếm toàn bộ các khả năng để tìm ra giải pháp tối ưu. Mặc dù tốn nhiều thời gian tính toán, nhưng đây là phương pháp đảm bảo tìm được cấu trúc lưới điện tối ưu nhất.

IV. Áp dụng thực tế tại Cao Lãnh

Nghiên cứu được áp dụng trên lưới điện thực tế tại Cao Lãnh, cụ thể là các phát tuyến 474CL, 475CL, 476CL, 478QT, 472CL, và 473CL. Kết quả tính toán cho thấy việc tái cấu trúc lưới điện giúp giảm đáng kể chi phí vận hành và chi phí ngừng cung cấp điện, đồng thời cải thiện độ tin cậy cung cấp điện.

4.1. Kết quả tính toán

Kết quả tính toán trên lưới điện Cao Lãnh cho thấy, sau khi tái cấu trúc, chi phí vận hành và chi phí ngừng cung cấp điện giảm đáng kể. Các chỉ số SAIFI, SAIDI, và MAIFI cũng được cải thiện, chứng minh hiệu quả của giải pháp đề xuất.

4.2. Đề xuất phát triển

Nghiên cứu đề xuất tiếp tục áp dụng các giải thuật tối ưu trên các lưới điện khác để đánh giá tính khả thi và hiệu quả. Đồng thời, cần nghiên cứu thêm các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy cung cấp điện như điều kiện môi trường và biến đổi thời tiết.

Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Điện: Tái Cấu Trúc Lưới Điện Phân Phối Với Độ Tin Cậy Cao Tại Thành Phố Cao Lãnh