I. Giới thiệu về thuật toán WOA
Thuật toán Tối ưu Cá Voi (WOA) là một phương pháp tối ưu hóa mới được phát triển dựa trên hành vi săn mồi của cá voi lưng gù. WOA mô phỏng các hành vi xã hội của cá voi và cách chúng săn mồi trong tự nhiên. Phương pháp này đã được chứng minh là hiệu quả trong việc giải quyết các bài toán tối ưu phức tạp, đặc biệt là trong lĩnh vực tối ưu công suất điện. WOA sử dụng các kỹ thuật như tấn công bằng lưới bong bóng để tìm kiếm giải pháp tối ưu cho bài toán phân bố công suất. Kết quả nghiên cứu cho thấy WOA có khả năng cung cấp các giải pháp tốt hơn so với các phương pháp truyền thống như PSO hay GSA. Việc áp dụng WOA vào bài toán phân bố công suất tối ưu có ràng buộc an ninh đã cho thấy những kết quả khả quan, mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu trong lĩnh vực này.
1.1. Nguyên lý hoạt động của WOA
Nguyên lý hoạt động của WOA dựa trên việc mô phỏng hành vi săn mồi của cá voi lưng gù. Cá voi sử dụng các chiến thuật như tấn công bằng lưới bong bóng để bắt cá. Tương tự, WOA sử dụng các phương pháp tìm kiếm để tối ưu hóa các tham số trong bài toán phân bố công suất. Các cá thể trong quần thể WOA được cập nhật vị trí dựa trên các giải pháp tốt nhất hiện có, từ đó tìm ra giải pháp tối ưu cho bài toán. WOA có khả năng điều chỉnh tốc độ và hướng di chuyển của các cá thể, giúp tăng cường khả năng tìm kiếm giải pháp tối ưu trong không gian tìm kiếm phức tạp.
II. Bài toán phân bố công suất tối ưu có ràng buộc an ninh
Bài toán phân bố công suất tối ưu có ràng buộc an ninh (SCOPF) là một trong những bài toán quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật điện. Mục tiêu của SCOPF là tối ưu hóa việc phân bố công suất trong hệ thống điện, đồng thời đảm bảo an ninh cho hệ thống. Điều này bao gồm việc duy trì các giới hạn về công suất, điện áp và dòng điện trong hệ thống. SCOPF không chỉ giúp giảm chi phí vận hành mà còn đảm bảo tính ổn định và an toàn cho hệ thống điện. Việc áp dụng WOA vào SCOPF đã cho thấy khả năng cải thiện đáng kể về hiệu suất so với các phương pháp truyền thống. Kết quả tính toán cho thấy WOA có thể tìm ra các giải pháp tối ưu với chi phí thấp hơn và thời gian tính toán nhanh hơn.
2.1. Các ràng buộc trong SCOPF
Trong bài toán SCOPF, các ràng buộc chính bao gồm giới hạn công suất phát điện, giới hạn dòng điện trên các đường dây truyền tải và giới hạn điện áp tại các nút trong hệ thống. Những ràng buộc này đảm bảo rằng hệ thống điện hoạt động trong giới hạn an toàn và ổn định. Việc không tuân thủ các ràng buộc này có thể dẫn đến tình trạng quá tải, mất điện hoặc thiệt hại cho thiết bị. Do đó, việc tối ưu hóa công suất trong khi vẫn đảm bảo các ràng buộc an ninh là rất quan trọng. WOA đã chứng minh khả năng giải quyết các ràng buộc này một cách hiệu quả, giúp cải thiện tính an toàn và ổn định cho hệ thống điện.
III. Ứng dụng WOA trong SCOPF
Việc áp dụng WOA vào bài toán SCOPF đã mang lại nhiều kết quả khả quan. Nghiên cứu đã thực hiện trên các mạng điện tiêu biểu như IEEE 30, 57 và 118 nút. Kết quả cho thấy WOA không chỉ tìm ra các giải pháp tối ưu mà còn giảm thiểu thời gian tính toán so với các phương pháp khác. WOA có khả năng xử lý các bài toán lớn và phức tạp, giúp cải thiện hiệu suất của hệ thống điện. Các kết quả tính toán cho thấy WOA có thể đạt được chi phí vận hành thấp hơn, đồng thời đảm bảo các ràng buộc an ninh được tuân thủ. Điều này chứng tỏ giá trị thực tiễn của WOA trong việc tối ưu hóa công suất điện.
3.1. Kết quả so sánh với các phương pháp khác
Kết quả nghiên cứu cho thấy WOA vượt trội hơn so với các phương pháp truyền thống như PSO, GSA và DE trong việc giải quyết bài toán SCOPF. Các thử nghiệm trên mạng điện IEEE 30, 57 và 118 nút cho thấy WOA có thể đạt được giải pháp tối ưu với chi phí thấp hơn và thời gian tính toán nhanh hơn. Sự cải thiện này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả vận hành mà còn đảm bảo tính an toàn cho hệ thống điện. Việc so sánh này khẳng định giá trị và tính khả thi của WOA trong ứng dụng thực tế.
