Ứng Dụng Thuật Toán PSO Cải Tiến Để Tối Ưu Phân Bố Công Suất Phản Kháng Trong Hệ Thống Điện 110kV Miền Nam

• Tác giả: Ngô Quốc Hưng
• Người hướng dẫn: PGS. Võ Ngọc Điều
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Tối Ưu Phân Bố Công Suất Phản Kháng Trong Hệ Thống Điện 110kV Miền Nam Bằng Thuật Toán PSO
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CÁM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT
• 1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
• 1.3. TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI
• 1.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 1.5. NỘI DUNG LUẬN VĂN
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN TỐI ƯU HÓA CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
• 2.2. TÓM LƯỢC TỔNG QUAN CÁC BÀI BÁO CÓ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI
• 2.3. TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI ĐÃ ĐƯỢC ÁP DỤNG
• 2.3.1. Phương pháp EP (Evolutionary Programming)
• 2.3.2. Phương pháp DE (Differential Evolution)
• 2.3.3. Phương pháp ACO (Ant Colony Optimization)
• 2.3.4. Phương pháp GA (Genetic Algorithm)
• 2.4. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH ĐIỆN VIỆT NAM
• 2.4.1. Hiện trạng ngành điện Việt Nam
• 2.4.2. Hiện trạng và quy hoạch hệ thống điện Việt Nam
• 2.4.3. Cơ cấu nguồn điện hệ thống điện Việt Nam
• 2.4.4. Tổng quan về tình hình quản lý vận hành lưới điện phân phối
• 3. CHƯƠNG 3: CÁC BÀI TOÁN ORPD ĐIỂN HÌNH
• 3.1. GIỚI THIỆU
• 3.2. BÀI TOÁN ORPD ĐA MỤC TIÊU
• 4. CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU THUẬT TOÁN PSO CẢI TIẾN - PSEUDO GRADIENT PSO ĐỂ TỐI ƯU TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
• 4.1. PHƯƠNG PHÁP PSO (PARTICLE SWARM OPTIMIZATION)
• 4.2. MỘT SỐ CẢI TIẾN TRONG QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA PSO
• 4.2.1. Dạng Constriction PSO
• 4.2.2. Dạng PSO - TVIW (Time Varying Inertial Weight)
• 4.2.3. Dạng PSO-TVAC (Time Varying Acceleration Coefficients)
• 4.3. THUẬT TOÁN PSO CẢI TIẾN PSEUDO - GRADIENT PSO
• 4.3.1. Khái niệm Pseudo - Gradient
• 4.3.2. Thuật toán Pseudo - Gradient PSO
• 5. CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN PSEUDO - GRADIENT PSO VÀO BÀI TOÁN TỐI ƯU PHÂN BỐ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
• 5.1. CÁC BƯỚC THUẬT TOÁN IPSO ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN ORPD
• 5.2. TRÌNH TỰ ÁP DỤNG THUẬT TOÁN IPSO ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN ORPD NHƯ SAU
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
• 6.1. GIẢ THUYẾT ĐIỀU KIỆN BÀI TOÁN
• 6.2. MẠNG ĐIỆN CHUẨN IEEE-30 NÚT
• 6.2.1. Tóm tắt cấu trúc
• 6.2.2. Dữ liệu đầu vào - hệ thống điện IEEE-30 nút
• 6.2.3. Kết quả
• 6.3. ỨNG DỤNG TRÊN HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM (VIỆT NAM)
• 6.3.1. Sơ đồ địa dư hệ thống điện miền Nam
• 6.3.2. Sơ đồ đơn tuyến hệ thống điện miền Nam
• 6.3.3. Dữ liệu đầu vào
• 6.3.4. Kết quả nghiên cứu của hệ thống điện miền Nam (Việt Nam)
• 6.3.5. Tổng hợp kết quả tính toán cho hệ thống điện miền Nam - Việt Nam
• 6.3.6. Kiểm chứng kết quả tính tổn thất công suất cho hệ thống điện miền Nam - Việt Nam
• 6.3.7. Mô phỏng ứng dụng trên hệ thống điện có cáp phần trung thế 22kV khu vực miền Nam - Việt Nam
• 7. CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN - HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
• 7.1. NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI VÀO HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN NAM - VIỆT NAM
• 7.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
• PHỤ LỤC TÍNH TOÁN - BẢN VẼ
• PHỤ LỤC A: DỮ LIỆU MẠNG ĐIỆN IEEE-30 NÚT
• PHỤ LỤC B: DỮ LIỆU LƯỚI ĐIỆN MIỀN NAM - VIỆT NAM
• PHỤ LỤC C: TÌNH HÌNH CUNG CẤP ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN MIỀN NAM - VIỆT NAM
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Tối Ưu Phân Bố Công Suất Phản Kháng

Bài toán tối ưu phân bố công suất phản kháng (Optimal Reactive Power Dispatch - ORPD) là một trong những vấn đề quan trọng trong quản lý hệ thống điện. Mục tiêu chính của bài toán này là tối ưu hóa việc sử dụng công suất phản kháng nhằm giảm thiểu tổn thất điện năng và đảm bảo ổn định điện áp trong hệ thống. Việc áp dụng các thuật toán tối ưu, đặc biệt là thuật toán PSO, đã mang lại nhiều kết quả khả quan trong việc giải quyết bài toán này.

1.1. Khái Niệm Về Công Suất Phản Kháng

Công suất phản kháng là thành phần quan trọng trong hệ thống điện, ảnh hưởng đến chất lượng điện năng. Nó giúp duy trì điện áp và ổn định hệ thống. Việc tối ưu hóa công suất phản kháng không chỉ giúp giảm tổn thất mà còn nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống.

1.2. Vai Trò Của Hệ Thống Điện 110kV Miền Nam

Hệ thống điện 110kV miền Nam Việt Nam đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện cho các khu vực phát triển. Việc tối ưu hóa công suất phản kháng trong hệ thống này giúp nâng cao độ tin cậy và giảm thiểu tổn thất điện năng.

II. Thách Thức Trong Tối Ưu Phân Bố Công Suất Phản Kháng

Mặc dù có nhiều phương pháp tối ưu hóa, nhưng việc áp dụng chúng vào thực tiễn vẫn gặp nhiều thách thức. Các yếu tố như sự biến động của nhu cầu điện, sự không đồng nhất trong phân bố nguồn lực và các hạn chế kỹ thuật đều ảnh hưởng đến hiệu quả của các giải pháp tối ưu. Đặc biệt, việc duy trì ổn định điện áp trong các tình huống quá tải là một thách thức lớn.

2.1. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Tối Ưu Hóa

Nhu cầu điện năng thay đổi theo thời gian, ảnh hưởng đến khả năng cung cấp công suất phản kháng. Các yếu tố như thời tiết, mùa vụ và sự phát triển kinh tế cũng tác động đến nhu cầu này.

2.2. Hạn Chế Kỹ Thuật Trong Hệ Thống Điện

Hệ thống điện 110kV miền Nam có nhiều đường dây và trạm biến áp, nhưng không phải lúc nào cũng có đủ công suất phản kháng để đáp ứng nhu cầu. Điều này dẫn đến tình trạng quá tải và tổn thất điện năng.

III. Phương Pháp Tối Ưu Hóa Công Suất Phản Kháng Bằng Thuật Toán PSO

Thuật toán PSO (Particle Swarm Optimization) là một trong những phương pháp hiệu quả để giải quyết bài toán tối ưu phân bố công suất phản kháng. PSO mô phỏng hành vi của các đàn chim trong việc tìm kiếm thức ăn, từ đó tìm ra giải pháp tối ưu cho bài toán. Việc cải tiến thuật toán PSO với các phương pháp như Pseudo Gradient đã nâng cao khả năng tìm kiếm và hiệu quả tính toán.

3.1. Nguyên Tắc Hoạt Động Của PSO

PSO hoạt động dựa trên nguyên tắc hợp tác giữa các cá thể trong đàn để tìm kiếm giải pháp tối ưu. Mỗi cá thể sẽ điều chỉnh vị trí của mình dựa trên kinh nghiệm cá nhân và kinh nghiệm của các cá thể khác.

3.2. Cải Tiến PSO Với Pseudo Gradient

Việc tích hợp Pseudo Gradient vào PSO giúp cải thiện khả năng hội tụ và tìm kiếm giải pháp tối ưu nhanh hơn. Phương pháp này đã được áp dụng thành công trong nhiều nghiên cứu trước đây.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Phương Pháp IPSO Trong Hệ Thống Điện

Phương pháp IPSO (Improved Particle Swarm Optimization) đã được áp dụng để tối ưu hóa phân bố công suất phản kháng trong hệ thống điện 110kV miền Nam. Kết quả cho thấy IPSO không chỉ giúp giảm tổn thất điện năng mà còn nâng cao độ ổn định điện áp trong hệ thống. Việc áp dụng IPSO đã mang lại nhiều lợi ích kinh tế cho ngành điện.

4.1. Kết Quả Nghiên Cứu Trên Hệ Thống IEEE 30 Nút

Nghiên cứu đã áp dụng IPSO cho hệ thống chuẩn IEEE-30 nút và đạt được kết quả khả quan. So sánh với các phương pháp khác cho thấy IPSO có hiệu quả hơn trong việc giảm tổn thất công suất.

4.2. Kiểm Chứng Kết Quả Trên Hệ Thống Điện Miền Nam

Kết quả từ việc áp dụng IPSO trên hệ thống điện miền Nam đã được kiểm chứng bằng phần mềm PSS/E, cho thấy sự cải thiện rõ rệt về hiệu suất và độ ổn định của hệ thống.

V. Kết Luận Và Hướng Phát Triển Tương Lai

Việc tối ưu hóa phân bố công suất phản kháng trong hệ thống điện 110kV miền Nam bằng thuật toán PSO đã chứng minh được tính hiệu quả và khả năng ứng dụng thực tiễn. Hướng phát triển trong tương lai có thể tập trung vào việc cải tiến hơn nữa các thuật toán tối ưu, cũng như áp dụng công nghệ mới để nâng cao hiệu suất hệ thống điện.

5.1. Đề Xuất Các Nghiên Cứu Tiếp Theo

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các thuật toán tối ưu mới, kết hợp với công nghệ trí tuệ nhân tạo để nâng cao khả năng dự đoán và điều chỉnh công suất phản kháng.

5.2. Tầm Quan Trọng Của Việc Đầu Tư Vào Hệ Thống Điện

Đầu tư vào hệ thống điện không chỉ giúp nâng cao hiệu suất mà còn đảm bảo cung cấp điện ổn định cho sự phát triển kinh tế xã hội. Việc tối ưu hóa công suất phản kháng là một phần quan trọng trong chiến lược phát triển này.