Luận án về tái cấu hình lưới điện phân phối sử dụng giải thuật tìm kiếm tối ưu

• Tác giả: Nguyễn Thanh Thuận
• Người hướng dẫn: PGS.TS Trương Việt Anh
• Trường học: Trường Đại Học
• Chuyên ngành: Khoa Điện-Điện Tử
• Đề tài: Tái Cấu Hình Lưới Điện Phân Phối Với Giải Thuật Tối Ưu
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• LÝ LỊCH CÁ NHÂN
• LỜI CAM ĐOAN
• CẢM TẠ
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• 1. Chương 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
• 1.2. Giới hạn của đề tài
• 1.3. Phương pháp nghiên cứu
• 1.4. Đóng góp của luận án
• 1.5. Bố cục của luận án
• 2. Chương 2: TỔNG QUAN VỀ TÁI CẤU HÌNH LĐPP
• 2.1. Mô hình bài toán tái cấu hình LĐPP cổ điển
• 2.2. Một số phương pháp tái cấu hình LĐPP
• 2.2.1. Phương pháp kỹ thuật vòng kín
• 2.2.2. Phương pháp trao đổi nhánh
• 2.2.3. Phương pháp dòng công suất tối ưu
• 2.2.4. Phương pháp dòng công suất tối ưu cải tiến
• 2.2.5. Giải thuật di truyền
• 2.2.6. Giải thuật tối ưu bầy đàn
• 2.2.7. Giải thuật tối ưu trọng trường
• 2.2.8. Giải thuật tìm kiếm lùi
• 3. Chương 3: TÁI CẤU HÌNH LĐPP SỬ DỤNG CÁC GIẢI THUẬT TÌM KIẾM TỐI ƯU
• 3.1. Tái cấu hình LĐPP giảm tổn thất công suất
• 3.1.1. Mô hình bài toán
• 3.1.2. Phương pháp giải bài toán
• 3.1.3. Ví dụ kiểm tra
• 3.2. Tái cấu hình LĐPP đa mục tiêu
• 3.2.1. Mô hình bài toán
• 3.2.2. Phương pháp giải bài toán
• 3.2.3. Kết quả tính toán
• 3.2.4. Nhận xét và kết luận
• 4. Chương 4: TÁI CẤU HÌNH LĐPP CÓ XÉT ĐẾN MÁY PHÁT ĐIỆN PHÂN TÁN
• 4.1. Ảnh hưởng của DG đến bài toán tái cấu hình LĐPP
• 4.2. Mô hình toán
• 4.3. Tái cấu hình LĐPP có xét đến DG sử dụng thuật toán CSA
• 4.4. Kết quả tính toán
• 4.5. Tái cấu hình LĐPP giảm tổn thất năng lượng có xét đến máy phát điện phân tán
• 4.5.1. Mô hình toán
• 4.5.2. Kết quả kiểm tra
• 4.5.3. Nhận xét và kết luận
• 5. Chương 5: ỨNG DỤNG TÁI CẤU HÌNH LĐPP CHƯ PRÔNG - ĐIỆN LỰC GIA LAI
• 5.1. Đặc điểm LĐPP Chư Prông
• 5.2. Kết quả áp dụng phương pháp đề xuất
• 5.2.1. Tái cấu hình giảm tổn thất công suất
• 5.2.2. Tái cấu hình sử dụng hàm đa mục tiêu
• 5.2.3. Tái cấu hình LĐPP có xét đến DG giảm tổn thất công suất
• 6. Chương 6: KẾT LUẬN
• 6.1. Kết quả đạt được
• 6.2. Hướng phát triển của luận án
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH CÁC HÌNH
• DANH SÁCH CÁC BẢNG

I. Giới thiệu

Lưới điện phân phối (LĐPP) đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải điện năng từ các trạm biến áp đến tay người tiêu dùng. Việc tái cấu hình lưới điện nhằm giảm tổn thất điện năng và cải thiện hiệu suất hoạt động của lưới điện là một vấn đề cấp thiết. Bài toán tái cấu hình LĐPP thường gặp nhiều thách thức do tính phi tuyến và kích thước lớn của nó. Các giải thuật tối ưu như thuật toán tìm kiếm Cuckoo (CSA) và thuật toán Runner-Root (RRA) đã được áp dụng để giải quyết vấn đề này. Những giải pháp này không chỉ giúp giảm tổn thất công suất mà còn tối ưu hóa vị trí và công suất của các nguồn điện phân tán (DG).

1.1. Tầm quan trọng của tái cấu hình LĐPP

Tái cấu hình LĐPP là một phương pháp hiệu quả để giảm thiểu tổn thất điện năng. Việc thay đổi trạng thái của các khóa điện trong lưới điện giúp cải thiện độ ổn định và hiệu suất của hệ thống. Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng các giải thuật tối ưu có thể mang lại những cải tiến đáng kể trong việc quản lý lưới điện. Đặc biệt, việc kết hợp giữa tái cấu hình và tối ưu hóa vị trí của DG có thể tạo ra những cấu hình lưới điện với tổn thất công suất thấp nhất và chất lượng điện áp tốt nhất.

II. Phương pháp nghiên cứu

Luận án sử dụng các giải thuật metaheuristic để giải quyết bài toán tái cấu hình LĐPP. Các phương pháp như CSA và RRA được áp dụng để tối ưu hóa cấu hình lưới điện. Kết quả từ các thử nghiệm cho thấy CSA có hiệu quả cao hơn so với các phương pháp truyền thống như thuật toán di truyền (GA). Việc áp dụng RRA cũng cho thấy nhiều ưu điểm trong việc giải bài toán đa mục tiêu, bao gồm giảm tổn thất công suất và cân bằng tải giữa các nhánh.

2.1. Giải thuật Cuckoo Search CSA

Giải thuật CSA được phát triển dựa trên tập tính ký sinh của loài chim tu hú. Phương pháp này cho phép tìm kiếm cấu hình tối ưu cho LĐPP bằng cách mô phỏng quá trình sinh sản của các loài chim. Kết quả cho thấy CSA có khả năng hội tụ nhanh và hiệu quả trong việc giảm tổn thất công suất trên các lưới điện có quy mô lớn.

2.2. Giải thuật Runner Root RRA

Giải thuật RRA được lấy cảm hứng từ sự nhân giống của các loài thực vật. Phương pháp này cho phép giải quyết bài toán tái cấu hình LĐPP đa mục tiêu, giúp tối ưu hóa không chỉ tổn thất công suất mà còn các chỉ số khác như độ lệch điện áp và số lần chuyển khóa. Kết quả thử nghiệm cho thấy RRA có nhiều ưu điểm so với GA và CSA trong việc tối ưu hóa cấu hình lưới điện.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng các giải thuật tối ưu đã mang lại những cải tiến rõ rệt trong việc tái cấu hình LĐPP. Các thử nghiệm trên các lưới điện mẫu như 33, 69 và 119 nút cho thấy CSA và RRA đều có khả năng giảm tổn thất công suất và cải thiện chất lượng điện áp. Việc tối ưu hóa vị trí và công suất của DG cũng đã được chứng minh là có ảnh hưởng tích cực đến hiệu suất của lưới điện.

3.1. Ảnh hưởng của DG đến tái cấu hình LĐPP

Nghiên cứu cho thấy rằng việc lắp đặt DG ở vị trí tối ưu có thể giảm thiểu tổn thất điện năng đáng kể. Tuy nhiên, nếu DG được lắp đặt không hợp lý, có thể dẫn đến tình trạng tăng tổn thất điện năng. Do đó, việc xem xét ảnh hưởng của DG trong quá trình tái cấu hình là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả tối ưu cho lưới điện.

3.2. Đánh giá hiệu quả của các giải thuật

Kết quả so sánh giữa các giải thuật cho thấy CSA và RRA đều có khả năng hội tụ nhanh và hiệu quả trong việc giảm tổn thất công suất. Các phương pháp này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất của LĐPP mà còn có thể áp dụng cho các hệ thống điện thực tế, như lưới điện trung áp tại huyện Chư Prông, tỉnh Gia Lai.