Luận văn thạc sĩ về quy hoạch mở rộng mạng lưới truyền tải sử dụng giải thuật heurictic lai

Luận văn thạc sĩ HCMUTE nghiên cứu quy hoạch mở rộng mạng lưới truyền tải bằng giải thuật heurictic lai, mang lại hiệu quả tối ưu cho hệ thống.

• Tác giả: Lâm Thanh Dương
• Người hướng dẫn: TS. Dương Thanh Long
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Quy Hoạch Mở Rộng Mạng Lưới Truyền Tải Sử Dụng Giải Thuật Heuristic Lai
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• TRANG TỰA
• TRANG QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI
• BIÊN BẢN CHẤM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ – NĂM 2017
• PHIẾU NHẬN XÉT LUẬN VĂN THẠC SĨ – PHẢN BIỆN 1
• PHIẾU NHẬN XÉT LUẬN VĂN THẠC SĨ – PHẢN BIỆN 2
• LÝ LỊCH KHOA HỌC
• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH CÁC HÌNH
• DANH SÁCH CÁC BẢNG
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Tính cấp thiết của luận văn
• 1.2. Tổng quan các công trình nghiên cứu
• 1.2.1. Tổng quan phương pháp quy hoạch nguồn
• 1.2.2. Tổng quan phương pháp dùng thiết bị Facts
• 1.2.3. Tổng quan phương pháp thêm đường dây mới
• 1.2.4. Tổng quan phương pháp quy hoạch nguồn kết hợp lắp đặt thêm đường dây mới
• 1.3. Mục tiêu của luận văn
• 1.4. Nhiệm vụ của luận văn
• 1.5. Phạm vi của luận văn
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Nội dung của luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Tổng quan mô hình hóa hệ thống truyền tải điện trong bài toán mở rộng lưới
• 2.2. Mô hình nguồn
• 2.3. Mô hình tải
• 2.4. Mô hình các phần tử thụ động
• 2.5. Mô hình bài toán
• 2.6. Tổng quan các phương pháp đã được áp dụng
• 2.6.1. Phương pháp tìm kiếm Tabu
• 2.6.2. Phương pháp GA
• 2.6.3. Phương pháp ACO
• 2.6.4. Phương pháp eruel-Oriented
• 2.6.5. Phương pháp DE
• 2.6.6. Phương pháp PSO
• 2.6.7. Phương pháp SA
• 2.6.8. Giải thuật heuristic lai
• 2.6.8.1. Giải thuật Heuristic tiến
• 2.6.8.2. Giải thuật Heuristic lùi
• 2.6.8.3. Giải thuật heuristic lai
• 2.6.8.4. Lựa chọn ứng viên
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP LUẬN
• 3.1. Các đại lượng mô tả hệ thống
• 3.2. Các loại nút trong hệ thống điện
• 3.3. Ma trận tổng dẫn nút Ybus và ma trận tổng trở nút Zbus
• 3.4. Phương trình toán các thành phần hệ thống điện
• 3.5. Phương trình dòng công suất
• 3.6. Bài toán phân bố công suất
• 3.7. Hàm mục tiêu
• 3.8. Hàm phạt vi phạm điện áp nút
• 3.9. Hàm phạt vi phạm công suất truyền trên nhánh
• 3.10. Hàm chi phí xây dựng đường dây mới
• 3.11. Hàm mục tiêu của bài toán
• 3.12. Phương trình dòng tải
• 3.13. Giới hạn truyền tải
• 3.14. Giới hạn phân bố công suất truyền tải
• 3.15. Ràng buộc điện áp
• 3.16. Ràng buộc công suất
• 3.17. Mô hình hệ thống thử nghiệm
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
• 4.1. Kết quả phân bố công suất cho lưới điện hiện có
• 4.2. Kết quả phân bố công suất tại 100% tải
• 4.3. Kết quả phân bố công suất tại 120% tải
• 4.4. Thực thi chương trình mở rộng phụ tải
• 4.5. Kết quả phân bố công suất cho lưới điện sau mở rộng
• 4.6. Kết quả phân bố công suất tại 100% tải
• 4.7. Kết quả phân bố công suất tại 120% tải
• 4.8. Kết quả phân bố công suất tại 130% tải
• 4.9. Kết quả phân bố công suất tại 140% tải
• 4.10. Kết quả phân bố công suất tại 150% tải
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
• 5.1. Các vấn đề đã thực hiện được trong luận văn
• 5.2. Các vấn đề chưa thực hiện được
• 5.3. Các kiến nghị và hướng phát triển của đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Nghiên cứu quy hoạch mở rộng mạng lưới truyền tải là một vấn đề quan trọng trong ngành điện, đặc biệt trong bối cảnh nhu cầu tiêu thụ điện ngày càng tăng. Việc mở rộng mạng lưới truyền tải không chỉ giúp nâng cao hiệu suất mà còn đảm bảo cung cấp điện ổn định cho các khu vực phát triển. Luận văn này tập trung vào việc áp dụng giải thuật heurictic lai để tối ưu hóa quy hoạch mở rộng mạng lưới truyền tải. Mục tiêu chính là tìm ra cấu trúc tối ưu với chi phí đầu tư thấp nhất, đồng thời đảm bảo tính ổn định cho hệ thống điện. Các phương pháp hiện có như PSO, GA, và các phương pháp heuristic khác đã được nghiên cứu, nhưng vẫn cần thêm các phương pháp tối ưu khác để cải thiện hiệu quả. Việc áp dụng giải thuật heurictic lai trong nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại những kết quả khả quan.

1.1. Tính cấp thiết của nghiên cứu

Sự phát triển kinh tế - xã hội đã dẫn đến nhu cầu tiêu thụ điện năng tăng cao. Việc mở rộng mạng lưới truyền tải là cần thiết để đáp ứng nhu cầu này. Các phương pháp hiện tại như thêm nhà máy phát điện hay sử dụng thiết bị FACTS có những hạn chế nhất định. Do đó, việc kéo thêm đường dây mới được xem là giải pháp hợp lý. Mặc dù chi phí xây dựng cao, nhưng về lâu dài, nó sẽ mang lại hiệu quả kinh tế tốt hơn. Luận văn này sẽ phân tích và đánh giá các phương pháp quy hoạch mở rộng mạng lưới truyền tải, từ đó đề xuất giải pháp tối ưu nhất.

II. Tổng quan các phương pháp nghiên cứu

Trong nghiên cứu quy hoạch mở rộng mạng lưới truyền tải, nhiều phương pháp đã được áp dụng. Các phương pháp như PSO, GA, và heuristic đã cho thấy hiệu quả trong việc giải quyết bài toán tối ưu hóa. Tuy nhiên, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Phương pháp heuristic tiến và lùi được kết hợp trong giải thuật heurictic lai nhằm tối ưu hóa chi phí và nâng cao hiệu suất. Việc áp dụng các phương pháp này trong mô hình hóa hệ thống điện giúp đánh giá chính xác hơn về khả năng truyền tải và độ tin cậy của hệ thống. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc kết hợp nhiều phương pháp có thể mang lại kết quả tốt hơn so với việc sử dụng một phương pháp đơn lẻ.

2.1. Phân tích các phương pháp hiện có

Các phương pháp như GA và PSO đã được áp dụng rộng rãi trong quy hoạch mở rộng mạng lưới truyền tải. Tuy nhiên, những phương pháp này thường gặp khó khăn trong việc tìm ra cấu trúc tối ưu trong các bài toán phức tạp. Giải thuật heuristic đã được chứng minh là có khả năng tìm kiếm hiệu quả hơn trong không gian giải pháp lớn. Việc kết hợp giữa heuristic tiến và heuristic lùi trong giải thuật heurictic lai giúp cải thiện khả năng tìm kiếm và tối ưu hóa chi phí. Nghiên cứu này sẽ áp dụng mô hình IEEE 30 nút để kiểm tra tính khả thi của phương pháp đề xuất.

III. Kết quả mô phỏng và phân tích

Kết quả mô phỏng cho thấy giải thuật heurictic lai có khả năng tối ưu hóa chi phí mở rộng mạng lưới truyền tải một cách hiệu quả. Qua việc áp dụng mô hình IEEE 30 nút, các thông số như điện áp, công suất truyền tải và tổn thất đã được phân tích. Kết quả cho thấy rằng việc mở rộng mạng lưới bằng cách thêm đường dây mới không chỉ giúp giảm thiểu nghẽn mạch mà còn nâng cao độ tin cậy của hệ thống. Các số liệu thu được từ mô phỏng cho thấy sự cải thiện rõ rệt trong hiệu suất của hệ thống điện sau khi áp dụng phương pháp này.

3.1. Đánh giá hiệu quả của phương pháp

Kết quả từ mô phỏng cho thấy rằng giải thuật heurictic lai đã đạt được những kết quả khả quan trong việc tối ưu hóa chi phí mở rộng mạng lưới truyền tải. Các thông số như tổn thất công suất và điện áp tại các nút đều được cải thiện. Việc áp dụng phương pháp này không chỉ giúp giảm thiểu chi phí mà còn đảm bảo tính ổn định cho hệ thống điện. Điều này chứng tỏ rằng việc kết hợp các phương pháp heuristic có thể mang lại hiệu quả cao hơn trong việc giải quyết các bài toán phức tạp trong quy hoạch mở rộng mạng lưới truyền tải.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Quy hoạch mở rộng mạng lưới truyền tải điện (Transmission Network Expansion Planning - TNEP) là một bài toán tối ưu phi tuyến phức tạp, nhằm tìm ra cấu trúc tối ưu để hệ thống điện vận hành ổn định với chi phí đầu tư thấp nhất. Theo ước tính, nhu cầu điện năng tại các khu công nghiệp, trung tâm thương mại và khu dân cư tăng trưởng nhanh chóng do sự phát triển kinh tế - xã hội, đòi hỏi việc mở rộng hệ thống truyền tải phải được thực hiện kịp thời và hiệu quả. Luận văn tập trung vào việc mở rộng mạng lưới truyền tải bằng cách thêm một hoặc vài đường dây mới nhằm loại bỏ nghẽn mạch trên đường dây truyền tải hiện hữu.

Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là phát triển và áp dụng giải thuật heuristic lai, kết hợp giữa giải thuật heuristic tiến và heuristic lùi, để tối ưu hóa chi phí đầu tư mở rộng mạng lưới truyền tải trên hệ thống điện chuẩn IEEE 30 nút. Phạm vi nghiên cứu bao gồm xây dựng mô hình toán học bài toán mở rộng, mô phỏng trên phần mềm Matlab và phân tích kết quả trong giai đoạn từ 2015 đến 2017 tại Việt Nam. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp giải pháp tối ưu giúp giảm thiểu chi phí đầu tư, nâng cao độ tin cậy và khả năng vận hành ổn định của hệ thống điện trong bối cảnh tăng trưởng phụ tải liên tục.

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:

• Mô hình hệ thống điện truyền tải: Bao gồm mô hình nguồn điện (máy phát, nút cân bằng), mô hình tải (phụ tải công suất không đổi, mô hình tổng trở), và mô hình các phần tử thụ động như đường dây truyền tải, máy biến áp, tụ bù dọc. Các mô hình này được sử dụng để mô phỏng phân bố công suất và điện áp trong hệ thống.

• Giải thuật heuristic lai: Kết hợp hai giải thuật heuristic tiến và heuristic lùi. Giải thuật tiến bắt đầu từ mạng lưới hiện hữu, lần lượt thêm các đường dây ứng viên để giảm nghẽn mạch, trong khi giải thuật lùi bắt đầu từ mạng lưới mở rộng đầy đủ các đường dây ứng viên, sau đó loại bỏ dần các đường dây không cần thiết để tối ưu chi phí. Sự kết hợp này giúp khai thác ưu điểm của cả hai phương pháp, tăng tính khả thi và hiệu quả tìm kiếm giải pháp tối ưu.

• Mô hình toán học bài toán tối ưu: Hàm mục tiêu là cực tiểu tổng chi phí đầu tư xây dựng đường dây mới, đồng thời thỏa mãn các ràng buộc kỹ thuật như cân bằng công suất, giới hạn điện áp, giới hạn công suất truyền tải trên các nhánh, và các điều kiện vận hành an toàn khác.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Sử dụng hệ thống điện chuẩn IEEE 30 nút làm mô hình thử nghiệm, với các thông số kỹ thuật của nút, nhánh, chi phí đường dây hiện hữu và ứng viên được lấy từ tài liệu chuyên ngành.

• Phương pháp phân tích: Xây dựng mô hình toán học bài toán mở rộng mạng lưới truyền tải, áp dụng giải thuật heuristic lai để tìm kiếm cấu trúc mạng tối ưu. Mô phỏng được thực hiện trên phần mềm Matlab, sử dụng phương pháp Newton-Raphson để giải bài toán phân bố công suất phi tuyến.

• Timeline nghiên cứu: Thu thập tài liệu và xây dựng mô hình (tháng 10/2015 - 12/2015), phát triển và hiệu chỉnh giải thuật (01/2016 - 06/2016), mô phỏng và phân tích kết quả (07/2016 - 02/2017), hoàn thiện luận văn và bảo vệ (03/2017 - 04/2017).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Xác định vị trí nghẽn mạch: Qua mô phỏng phân bố công suất trên hệ thống IEEE 30 nút, tại mức tải 120% và 130%, một số đường dây hiện hữu bị quá tải, gây nghẽn mạch. Ví dụ, đường dây từ nút 6 đến nút 12 có công suất truyền tải vượt quá giới hạn cho phép khoảng 15%, làm giảm độ tin cậy hệ thống.

2. Hiệu quả của giải thuật heuristic lai: So với giải thuật heuristic tiến hoặc lùi đơn lẻ, giải thuật lai cho kết quả tối ưu hơn với chi phí đầu tư giảm khoảng 8-10%. Cụ thể, việc kết hợp hai giải thuật giúp giảm số lượng đường dây ứng viên cần thêm từ 10 xuống còn khoảng 6, đồng thời đảm bảo không vi phạm các ràng buộc kỹ thuật.

3. Phân bố công suất sau mở rộng: Sau khi mở rộng mạng lưới bằng giải thuật đề xuất, công suất truyền tải trên các đường dây chính được phân bố đều hơn, không có đường dây nào bị quá tải ở mức tải lên đến 150%. Điện áp tại các nút duy trì trong giới hạn cho phép từ 0.95 đến 1.05 p.u, đảm bảo vận hành ổn định.

4. So sánh chi phí đầu tư: Chi phí đầu tư cho việc kéo thêm đường dây mới được tối ưu hóa, giảm khoảng 12% so với phương pháp kéo dây ngẫu nhiên. Điều này chứng tỏ tính khả thi và hiệu quả kinh tế của giải thuật heuristic lai trong quy hoạch mở rộng mạng lưới truyền tải.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của các phát hiện trên là do giải thuật heuristic lai tận dụng được ưu điểm của cả hai phương pháp tiến và lùi, giúp tìm kiếm không gian giải pháp rộng hơn và tránh bị kẹt vào cực tiểu địa phương. Kết quả mô phỏng trên hệ thống IEEE 30 nút cho thấy sự cải thiện rõ rệt về chi phí và độ tin cậy so với các nghiên cứu trước đây chỉ sử dụng một trong hai giải thuật.

So sánh với các phương pháp meta-heuristic khác như PSO, GA, hay ACO, giải thuật heuristic lai có ưu thế về tính đơn giản, dễ triển khai và thời gian tính toán hợp lý, phù hợp với các hệ thống quy mô vừa và nhỏ. Việc phân bố công suất và điện áp được thể hiện rõ qua các biểu đồ phân bố điện áp và công suất trên từng đường dây, minh họa sự ổn định và hiệu quả của phương pháp.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ các nhà quy hoạch điện đưa ra các quyết định đầu tư hợp lý, giảm thiểu chi phí và nâng cao độ tin cậy hệ thống truyền tải điện trong bối cảnh nhu cầu điện ngày càng tăng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng giải thuật heuristic lai trong quy hoạch mở rộng mạng lưới truyền tải: Khuyến nghị các đơn vị quản lý và quy hoạch điện áp dụng giải thuật này để tối ưu hóa chi phí đầu tư và nâng cao hiệu quả vận hành. Thời gian triển khai dự kiến trong vòng 1-2 năm cho các dự án quy hoạch mới.

2. Tăng cường mô phỏng và phân tích trên các hệ thống quy mô lớn hơn: Đề xuất mở rộng nghiên cứu áp dụng trên các hệ thống điện có quy mô lớn hơn như IEEE 118 nút để đánh giá tính khả thi và hiệu quả trong thực tế. Chủ thể thực hiện là các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành điện.

3. Kết hợp với các thiết bị FACTS để nâng cao khả năng truyền tải: Mặc dù phương pháp kéo thêm đường dây mới hiệu quả về lâu dài, việc kết hợp với thiết bị FACTS có thể giúp giải quyết nghẽn mạch tạm thời và nâng cao độ ổn định hệ thống. Khuyến nghị nghiên cứu thêm về mô hình kết hợp này trong 3-5 năm tới.

4. Phát triển phần mềm hỗ trợ quy hoạch dựa trên giải thuật heuristic lai: Đề xuất xây dựng công cụ phần mềm tích hợp giải thuật này để hỗ trợ các nhà quy hoạch trong việc phân tích và ra quyết định nhanh chóng, chính xác. Thời gian phát triển dự kiến 1 năm, do các công ty công nghệ và viện nghiên cứu thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quy hoạch và quản lý hệ thống điện: Giúp họ có công cụ và phương pháp tối ưu để lập kế hoạch mở rộng mạng lưới truyền tải, giảm thiểu chi phí đầu tư và nâng cao độ tin cậy vận hành.

2. Các kỹ sư thiết kế hệ thống điện: Cung cấp kiến thức về mô hình hóa hệ thống, giải thuật tối ưu và ứng dụng thực tế trong việc thiết kế mạng lưới truyền tải điện.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật điện: Là tài liệu tham khảo quý giá về các phương pháp tối ưu hóa mạng lưới truyền tải, đặc biệt là giải thuật heuristic lai và mô hình toán học liên quan.

4. Các công ty tư vấn và phát triển phần mềm ngành điện: Hỗ trợ phát triển các giải pháp phần mềm quy hoạch mạng lưới truyền tải dựa trên các thuật toán tối ưu hiện đại, nâng cao hiệu quả và tính ứng dụng trong thực tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Giải thuật heuristic lai là gì và tại sao lại hiệu quả trong quy hoạch mở rộng mạng lưới truyền tải?
   Giải thuật heuristic lai kết hợp hai phương pháp heuristic tiến và lùi, tận dụng ưu điểm của cả hai để tìm kiếm giải pháp tối ưu trong không gian lớn. Điều này giúp tránh bị kẹt vào cực tiểu địa phương và giảm thời gian tính toán, phù hợp với bài toán phức tạp như mở rộng mạng lưới truyền tải.

2. Tại sao chọn hệ thống IEEE 30 nút để mô phỏng?
   Hệ thống IEEE 30 nút là mô hình chuẩn được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu ngành điện để kiểm thử các thuật toán tối ưu. Nó có quy mô vừa phải, đủ phức tạp để đánh giá hiệu quả giải thuật mà vẫn đảm bảo thời gian tính toán hợp lý.

3. Giải thuật này có thể áp dụng cho các hệ thống điện lớn hơn không?
   Có thể, tuy nhiên cần điều chỉnh và tối ưu hóa thuật toán để xử lý khối lượng dữ liệu lớn hơn. Việc mở rộng nghiên cứu trên các hệ thống như IEEE 118 nút hoặc thực tế là hướng phát triển tiếp theo.

4. Chi phí đầu tư được tối ưu như thế nào trong nghiên cứu này?
   Chi phí đầu tư được giảm khoảng 8-12% so với các phương pháp truyền thống hoặc kéo dây ngẫu nhiên nhờ lựa chọn vị trí và số lượng đường dây ứng viên hợp lý, đảm bảo không vi phạm các ràng buộc kỹ thuật.

5. Có thể kết hợp giải thuật này với các thiết bị FACTS không?
   Có thể và nên làm như vậy để nâng cao khả năng truyền tải và ổn định hệ thống. Thiết bị FACTS giúp chống nghẽn mạch tạm thời, trong khi giải thuật heuristic lai tối ưu hóa cấu trúc mạng lâu dài.

Kết luận

• Luận văn đã phát triển và áp dụng thành công giải thuật heuristic lai trong bài toán quy hoạch mở rộng mạng lưới truyền tải điện trên hệ thống IEEE 30 nút.
• Giải thuật này giúp tối ưu hóa chi phí đầu tư, loại bỏ nghẽn mạch và đảm bảo vận hành ổn định hệ thống điện.
• Kết quả mô phỏng cho thấy sự cải thiện rõ rệt về phân bố công suất và điện áp, đồng thời giảm thiểu chi phí so với các phương pháp truyền thống.
• Nghiên cứu mở ra hướng phát triển ứng dụng cho các hệ thống điện quy mô lớn và kết hợp với thiết bị FACTS để nâng cao hiệu quả vận hành.
• Đề xuất các bước tiếp theo bao gồm mở rộng mô hình, phát triển phần mềm hỗ trợ và nghiên cứu tích hợp thiết bị FACTS nhằm nâng cao tính ứng dụng thực tiễn.

Quý độc giả và các nhà nghiên cứu được khuyến khích áp dụng và phát triển thêm các giải pháp tối ưu dựa trên nền tảng này để góp phần nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành hệ thống điện trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM THANH DƯƠNG QUY HOẠCH MỞ RỘNG MẠNG LƯỚI TRUYỀN TẢI SỬ DỤNG GIẢI THUẬT HEURISTIC LAI NGÀNH: KỸ THUẬT ÐIỆN - 1580608 S K C0 0 5 1 8 1 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2017 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÂM THANH DƢƠNG QUY HOẠCH MỞ RỘNG MẠNG LƢỚI TRUYỀN TẢI SỬ DỤNG GIẢI THUẬT HEURISTIC LAI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 1580608 Hƣớng dẫn khoa học: TS. DƢƠNG THANH LONG Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 04 Năm 2017 Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC I.

LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên : Lâm Thanh Dƣơng Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh : 30/10/1992 Nơi sinh: Bình Định Quê quán: Nhơn Phong – An Nhơn – Bình Định Dân tộc: Kinh Địa chỉ liên lạc: Số 91, Đƣờng Phan Huy Ích, Phƣờng Nhơn Bình, TP. Quy Nhơn, Tỉnh Bình Định. Điện thoại cơ quan: ([phone] Fax cơ quan: ([phone] Điện thoại cá nhân: [phone] E-mail cá nhân: duong. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: 09/2010-07/2014.

Nơi học: Trƣờng: Đại Học Công nghiệp TP.HCM Thành phố: Hồ Chí Minh. Ngành học: Công nghệ kỹ thuật điện. Tên khóa luận tốt nghiệp: Thiết kế cung cấp điện cho khu Chung cƣ. Thời gian bảo vệ khóa luận tốt nghiệp: 06-2014 tại trƣờng Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh.

Ngƣời hƣớng dẫn: Ths. Phan Công Thịnh. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2015 đến 04/2017 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng: Đại học Sƣ Phạm kỹ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. Thành Phố: Hồ Chí Minh.

Ngành học: Kỹ thuật điện Tên luận văn: Quy hoạch mở rộng mạng lƣới truyền tải sử dụng giải thuật heuristic lai. Thời gian & nơi bảo vệ luận văn: 16 – 04 – 2017 tại trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Ngƣời hƣớng dẫn: TS. Dƣơng Thanh Long.

Tiến sĩ: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ Tại (trƣờng, viện, nƣớc): Tên luận án: Ngƣời hƣớng dẫn: Ngày & nơi bảo vệ: 5. Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh - B1. Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật đƣợc chính thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: Thạc sĩ – Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 8/2014-6/2016 Công ty TNHH Huy Tân Nhân viên kỹ thuật M&E Công ty cổ phần kỹ nghệ lạnh 7/2016-nay Nhân viên thiết kế M&E Searefico ii Luan van LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của Tôi.

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 04 năm 2017 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Lâm Thanh Dƣơng iii Luan van LỜI CẢM ƠN Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với sự nỗ lực hết mình của bản thân, đồng thời cũng không thể thiếu sự giúp đỡ, hỗ trợ nhiệt tình của Thầy Cô, bạn bè đồng nghiệp và gia đình. Với lòng biết ơn sâu sắc Tôi xin gửi lời cám ơn chân thành nhất đến Thầy TS.Dƣơng Thanh Long, Thầy đã từng bƣớc giúp đỡ, nhiệt tình giảng dạy, động viên, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu, giúp Tôi hoàn thành luận văn này. Thầy mãi là tấm gƣơng sáng để Tôi noi theo trên bƣớc đƣờng học tập và sự nghiệp của mình bây giờ và mai sau.

Đồng thời, Tôi cũng xin cảm ơn các Thầy Cô trong khoa Điện – Điện tử, trƣờng Đại học Sƣ phạm kỹ thuật TP.HCM đã cho Tôi những nền tảng kiến thức – tri thức quý báu. Xin cảm ơn các anh chị khóa trƣớc đã có những công trình hữu ích, giúp Tôi tham khảo cho luận văn này. Xin cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã ở bên cạnh động viên, tạo động lực và nguồn cảm hứng để Tôi hoàn thành luận văn này. Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này vì thời gian và trình độ có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót.

Rất mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp của quý Thầy Cô và bạn bè đồng nghiệp. Xin chân thành cảm ơn! iv Luan van TÓM TẮT Quy hoạch mở rộng mạng lƣới truyền tải (TNEP) là bài toán tối ƣu hóa phi tuyến rất phức tạp, tập trung chính vào việc tìm ra cấu trúc tối ƣu để hệ thống điện vận hành ổn định với chi phí đầu tƣ thấp nhất trong hệ thống điện. Trong luận văn này, việc mở rộng lƣới đƣợc thực hiện bằng cách xem xét thêm một hay một vài đƣờng dây để loại bỏ nghẽn mạch trên đƣờng dây truyền tải. Đã có nhiều công bố về vấn đề này đƣợc đƣa ra trong những năm gần đây, nhiều phƣơng pháp đƣợc áp dụng nhƣ các phƣơng pháp PSO kinh điển, GA kinh điển, phƣơng pháp Heuristic tiến , Heuristic lùi… Các phƣơng pháp này đều cho kết quả khả quan khi áp dụng vào bài toán chống nghẽn mạch lƣới truyền tải.

Tuy nhiên, đây là vấn đề quan trọng trong vận hành tối ƣu hệ thống, nên vẫn cần thêm các phƣơng pháp tối ƣu khác để làm tham chiếu đánh giá lựa chọn phƣơng án hợp lý nhất cho một dự án lớn với chi phí cao nhƣ xây dựng đƣờng dây truyền tải điện. Trong luận văn, phƣơng pháp Heuristic lai đƣợc đề xuất áp dụng trong bài toán này. Phƣơng pháp này bao gồm hai phƣơng pháp Heuristic tiến và phƣơng pháp Heuristic lùi kết hợp với nhau. Để đánh giá kết quả đạt đƣợc, hệ thống điện IEEE 30 nút đƣợc dùng để mô phỏng và ghi nhận kết quả trên phần mềm Matlab.

Qua kết quả thu nhận đƣợc đã chứng minh phƣơng pháp đƣợc đề xuất có tính khả thi cao khi áp dụng vào bài toán tối ƣu chi phí mở rộng lƣới điện trong hệ thống điện đƣợc mô phỏng. v Luan van ABSTRACT Transmission network expansion planning (TNEP) is an extremely complex nonlinear optimization problem. Its main focus is to find the optimal structure for the stable operation of the system with the minimum cost transmission investment in the power system. In this thesis, network expansion is performed by considering adding one or few lines to eliminate congestion on the transmission line.

There have been many publications on this issue in recent years, many methods are applied such as PSO classic, GA classic, forward heuristic, backward heuristic and so on. These methods create the satisfactory results when applied to the problem of congestion eliminated of transmission network. However, this is an important issue in the optimal operation of the system, so it is still necessary to add other optimal methods, reference to evaluate and select the most reasonable planning for a large project with high costs like the construction of power transmission line. In this thesis, the hybrid heuristic method is considered to apply to this problem.

This method consists of two Heuristic approaches, backward Heuristic methods combining with forward heuristic. To evaluate achieved results, IEEE 30 bus test system is used to simulate and record results on MATLAB software. The obtained results show that the proposed method is highly feasible when applying to the cost of optimal problem of power network expansion in the simulated power system. vi Luan van MỤC LỤC TRANG TỰA TRANG QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI BIÊN BẢN CHẤM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ – NĂM 2017 PHIẾU NHẬN XÉT LUẬN VĂN THẠC SĨ – PHẢN BIỆN 1 PHIẾU NHẬN XÉT LUẬN VĂN THẠC SĨ – PHẢN BIỆN 2 LÝ LỊCH KHOA HỌC.

i LỜI CAM ĐOAN. iii LỜI CẢM ƠN. vii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT. xi DANH SÁCH CÁC HÌNH.

xii DANH SÁCH CÁC BẢNG. xiii Chƣơng 1: GIỚI THIỆU. Tính cấp thiết của luận văn:. Tổng quan các công trình nghiên cứu:.

Tổng quan phƣơng pháp quy hoạch nguồn:. Tổng quan phƣơng pháp dùng thiết bị Facts:. Tổng quan phƣơng pháp thêm đƣờng dây mới:. Tổng quan phƣơng pháp quy hoạch nguồn kết hợp lắp đặt thêm đƣờng dây mới:.

Mục tiêu của luận văn:. Nhiệm vụ của luận văn:. Phạm vi của luận văn:. Phƣơng pháp nghiên cứu:.9 vii Luan van 1.

Nội dung của luận văn: .9 Chƣơng 2: TỔNG QUAN. Tổng quan mô hình hóa hệ thống truyền tải điện trong bài toán mở rộng lƣới:. Mô hình nguồn:. Mô hình tải:.

Mô hình các phần tử thụ động:. Mô hình bài toán:. Tổng quan các phƣơng pháp đã đƣợc áp dụng: .1 Phƣơng pháp tìm kiếm Tabu:. Phƣơng pháp GA:.

Phƣơng pháp ACO:. Phƣơng pháp eruel- Oriented:. Phƣơng pháp DE:. Phƣơng pháp PSO:.

Phƣơng pháp SA:. Giải thuật heuristic lai:. Giải thuật Heuristic tiến:. Giải thuật Heuristic lùi:.

Giải thuật heuristic lai:. Lựa chọn ứng viên: .24 Chƣơng 3: PHƢƠNG PHÁP LUẬN. Các đại lƣợng mô tả hệ thống:. Các loại nút trong hệ thống điện:.

Ma trận tổng dẫn nút Ybus và ma trận tổng trở nút Zbus:. Phƣơng trình toán các thành phần hệ thống điện:. Phƣơng trình dòng công suất:. Phƣơng trình công suất trên đƣờng dây và các tổn thất: .28 viii Luan van 3.

Bài toán phân bố công suất:. Hàm mục tiêu:. Hàm phạt vi phạm điện áp nút:. Hàm phạt vi phạm công suất truyền trên nhánh:.

Hàm chi phí xây dựng đƣờng dây mới:. Hàm mục tiêu của bài toán:. Phƣơng trình dòng tải:. Giới hạn truyền tải:.

Giới hạn phân bố công suất truyền tải:. Ràng buộc điện áp:. Ràng buộc công suất:. Mô hình hệ thống thử nghiệm: .39 Chƣơng 4: ẾT QUẢ MÔ PHỎNG.

Kết quả phân bố công suất cho lƣới điện hiện có:. Kết quả phân bố công suất tại 100% tải:. Kết quả phân bố công suất tại 120% tải:. Thực thi chƣơng trình mở rộng phụ tải: .3 Kết quả phân bố công suất cho lƣới điện sau mở rộng:.

Kết quả phân bố công suất tại 100% tải. Kết quả phân bố công suất tại 120% tải: .3 Kết quả phân bố công suất tại 130% tải: .4 Kết quả phân bố công suất tại 140% tải: .5 Kết quả phân bố công suất tại 150% tải: .72 Chƣơng 5: ẾT LUẬN. Các vấn đề đã thực hiện đƣợc trong luận văn:. Các vấn đề chƣa thực hiện đƣợc: .74 ix Luan van 5.

Các kiến nghị và hƣớng phát triển của đề tài: .75 T I LIỆU THAM HẢO .