Đang tải... (xem toàn văn)
CHƯƠNG 1 .................................................................... 4 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ............................................................................... 4 1.1 Tổng quan về hệ thống lưới điện phân phối .............................................. 4 1.2 Một số đặc điểm của lưới điện phân phối ................................................. 5 CHƯƠNG 2 .................................................................... 8 TÌM HIỂU VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỂ GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG....................................................... 8 2.1 Tìm hiểu về tổn thất điện năng ................................................................. 8 2.1.1 Bản chất của tổn thất điện năng ......................................................... 8 2.1.2 Phân loại các loại tổn thất điện năng.................................................. 8 2.2 Một số giải pháp giảm tổn thất trên lưới phân phối ................................. 9 2.2.1 Bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối ....................... 10 2.2.2 Phương pháp tích hợp nguồn phân tán vào lưới điện phân phối ....... 13 2.2.3 Điểm mở tối ưu cho lưới điện ......................................................... 18 CHƯƠNG 3 .................................................................. 20 NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU THUẬT TOÁN DI TRUYỀN ...................................................................... 20 3.1 Tìm hiểu về thuật toán di truyền ............................................................. 20 3.1.1 Tổng quan về thuật toán di truyền ................................................... 20 3.1.2 Các loại thuật toán di truyền ........................................................... 21 3.1.3 Ưu nhược điểm của thuật toán di truyền ......................................... 21 3.1.3.1 Ưu điểm ...................................................................................... 21 3.1.3.2 Nhược điểm ................................................................................. 21 3.2 Tìm hiểu về chiến lược tiến hóa ............................................................. 22 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán tiến hóa” 3.2.1 Tìm hiểu về chiến lược tiến hóa ...................................................... 22 3.2.2 Lịch sử phát triển của thuật toán chiến lược tiến hóa ...................... 22 3.2.3 Tính chất của thuật toán chiến lược tiến hóa ................................... 23 3.2.4 Kỹ thuật chiến lược tiến hóa ........................................................... 23 3.2.5 Bài toán tối ưu tổng quát ................................................................. 24 3.2.6 Ứng dụng thuật toán di truyền (GA) vào bài toán tối ưu hóa tổng quát .......................................................................................................... 25 3.3 Tìm hiểu về lai ghép BLX ...................................................................... 26 3.3.1 Giới thiệu ........................................................................................ 27 3.3.2 Phương thức trao đổi chéo cho RCGA ............................................ 28 3.3.3 Đề xuất phương pháp ...................................................................... 30 3.3.4 Các thí nghiệm với số ...................................................................... 35 3.3.5 Thiết lập của thí nghiệm .................................................................. 37 3.3.6 Kết quả ............................................................................................ 38 3.4 Tối ưu hóa đa mục tiêu ........................................................................... 38 CHƯƠNG 4 .................................................................. 44 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BÀI TOÁN TỐI ƯU HÓA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI BẰNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN TRÊN PHẦN MỀM MATLAB VÀ MATPOWER ......................................................... 44 4.1 Tối ưu hóa lưới điện phân phối là gì ....................................................... 44 4.2 Tìm hiểu về phần mềm MATLAB ......................................................... 45 4.2.1 Tổng quan ....................................................................................... 45 4.2.2 Một số nhóm lệnh cơ bản trong MATLAB ...................................... 45 TẬP LỆNH THAO TÁC TRÊN MA TRẬN ............................................... 52 XÂY DỰNG HÀM FUNTION ................................................................ 54 4.3 Tìm hiểu về phần mềm MATPOWER ................................................... 55 4.3.1 Nguồn gốc ....................................................................................... 55 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán tiến hóa” 4.3.2 Yêu cầu hệ thống ............................................................................. 55 4.3.3 Kiểm tra cài đặt matpower............................................................... 56 4.3.4 Chạy mô phỏng ............................................................................... 57 4.3.5 Chuẩn bị các dữ liệu đầu vào ........................................................... 57 4.3.6 Giải quyết các trường hợp: .............................................................. 58 4.3.7 Truy cập vào kết quả: ...................................................................... 58 4.3.8 Tài liệu: ........................................................................................... 59 4.4 Xây dựng chương trình giải bài toán tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng thuật toán di truyền trên phần mềm MATLAB và MATPOWER ................. 60 4.4.1. Mục đích của chương trình ............................................................. 60 4.4.2 Xây dựng chương trình .................................................................... 60 4.4.3 Kết luận về chương trình : ............................................................... 67 CHƯƠNG 5 .................................................................. 68 ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH ĐỂ TỐI ƯU HÓA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ............................................ 68 5.1 Tìm hiểu về lưới điện để áp dụng tính toán mạng điện 3 nguồn 16 nút ... 68 5.2 Ứng dụng chương trình giải bài toán hàm 1 mục tiêu ............................. 69 5.2.1 Cực tiểu tổn thất điện năng .............................................................. 69 5.2.1.2 Kết hợp tìm điểm mở tối ưu và các giải pháp giảm tổn thất công suất khác: ................................................................................................. 76 5.3 Ứng dụng chương trình giải bài toán hàm đa mục tiêu ........................... 79 5.3.1 Định nghĩa ...................................................................................... 79 5.3.2 Định nghĩa thống trị (dominance) .................................................... 79 5.3.3. Hàm ràng buộc ............................................................................... 79 5.3.4 Mô phỏng bài toán thực tế: .............................................................. 80 5.4 Kết luận................................................................................................. 81
Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.1 Tổng quan hệ thống lưới điện phân phối 1.2 Một số đặc điểm lưới điện phân phối CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỂ GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 2.1 Tìm hiểu tổn thất điện 2.1.1 Bản chất tổn thất điện 2.1.2 Phân loại loại tổn thất điện 2.2 Một số giải pháp giảm tổn thất lưới phân phối 2.2.1 Bù công suất phản kháng lưới điện phân phối 10 2.2.2 Phương pháp tích hợp nguồn phân tán vào lưới điện phân phối 13 2.2.3 Điểm mở tối ưu cho lưới điện 18 CHƯƠNG 20 NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU THUẬT TOÁN DI TRUYỀN 20 3.1 Tìm hiểu thuật toán di truyền 20 3.1.1 Tổng quan thuật toán di truyền 20 3.1.2 Các loại thuật toán di truyền 21 3.1.3 Ưu nhược điểm thuật toán di truyền 21 3.1.3.1 Ưu điểm 21 3.1.3.2 Nhược điểm 21 3.2 Tìm hiểu chiến lược tiến hóa 22 GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” 3.2.1 Tìm hiểu chiến lược tiến hóa 22 3.2.2 Lịch sử phát triển thuật toán chiến lược tiến hóa 22 3.2.3 Tính chất thuật toán chiến lược tiến hóa 23 3.2.4 Kỹ thuật chiến lược tiến hóa 23 3.2.5 Bài toán tối ưu tổng quát 24 3.2.6 Ứng dụng thuật toán di truyền (GA) vào toán tối ưu hóa tổng quát 25 3.3 Tìm hiểu lai ghép BLX 26 3.3.1 Giới thiệu 27 3.3.2 Phương thức trao đổi chéo cho RCGA 28 3.3.3 Đề xuất phương pháp 30 3.3.4 Các thí nghiệm với số 35 3.3.5 Thiết lập thí nghiệm 37 3.3.6 Kết 38 3.4 Tối ưu hóa đa mục tiêu 38 CHƯƠNG 44 NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BÀI TOÁN TỐI ƯU HÓA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI BẰNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN TRÊN PHẦN MỀM MATLAB VÀ MATPOWER 44 4.1 Tối ưu hóa lưới điện phân phối 44 4.2 Tìm hiểu phần mềm MATLAB 45 4.2.1 Tổng quan 45 4.2.2 Một số nhóm lệnh MATLAB 45 TẬP LỆNH THAO TÁC TRÊN MA TRẬN 52 XÂY DỰNG HÀM FUNTION 54 4.3 Tìm hiểu phần mềm MATPOWER 55 4.3.1 Nguồn gốc 55 GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” 4.3.2 Yêu cầu hệ thống 55 4.3.3 Kiểm tra cài đặt matpower 56 4.3.4 Chạy mô 57 4.3.5 Chuẩn bị liệu đầu vào 57 4.3.6 Giải trường hợp: 58 4.3.7 Truy cập vào kết quả: 58 4.3.8 Tài liệu: 59 4.4 Xây dựng chương trình giải toán tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán di truyền phần mềm MATLAB MATPOWER 60 4.4.1 Mục đích chương trình 60 4.4.2 Xây dựng chương trình 60 4.4.3 Kết luận chương trình : 67 CHƯƠNG 68 ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH ĐỂ TỐI ƯU HÓA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 68 5.1 Tìm hiểu lưới điện để áp dụng tính toán mạng điện nguồn 16 nút 68 5.2 Ứng dụng chương trình giải toán hàm mục tiêu 69 5.2.1 Cực tiểu tổn thất điện 69 5.2.1.2 Kết hợp tìm điểm mở tối ưu giải pháp giảm tổn thất công suất khác: 76 5.3 Ứng dụng chương trình giải toán hàm đa mục tiêu 79 5.3.1 Định nghĩa 79 5.3.2 Định nghĩa thống trị (dominance) 79 5.3.3 Hàm ràng buộc 79 5.3.4 Mô toán thực tế: 80 5.4 Kết luận 81 GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.1 Tổng quan hệ thống lưới điện phân phối Phân phối điện khâu cuối hệ thống điện để đưa điện trực tiếp đến người tiêu dùng Lưới điện phân phối bao gồm lưới điện trung áp lưới điện hạ áp Tính đến cuối năm 2004, tổng chiều dài đường dây trung áp khoảng 115 nghìn km, tổng chiều dài đường dây hạ áp gần 110 nghìn km, tổng dung lượng trạm biến áp hạ áp gần 29 nghìn MVA Hầu hết huyện, xã toàn đất nước có điện từ điện lưới Quốc gia Các xã, huyện lại chưa có điện lưới Quốc gia sử dụng nguồn điện chỗ thủy điện nhỏ máy phát điện diezel Các chương trình điện nông thôn Chính phủ tiếp tục đẩy mạng phát triển lưới điện phân phối, đảm bảo 100% số xã huyện cấp điện Cùng với tổng sơ đồ phát triển điện lực VI phê duyệt kế hoạch cải tạo phát triển lưới điện trung áp Khối lượng lưới điện phân phối dự kiến xây dựng đến năm 2020 bao gồm 120.000km đường dây trung áp, gần 85.000 MVA trạm phân phối gần 93.000 km đường dây hạ áp Khối lượng dự kiến cải tạo xây dựng tương đương với khối lượng lưới phân phối có Với lưới điện phân phối có quy mô gấp đôi tại, công ty Điện lực Điện lực tỉnh, thành phố phải đối diện với khó khăn định công tác quản lý cần thiết phải trọng từ giai đoạn chuẩn bị Các vấn đề kỹ thuật lưới điện phân phối có vấn đề giảm tổn thất điện trọng tâm công tác điều hành quản lý Để giải khó khăn này, đồng thời nâng cao lực quản lý kỹ thuật có vấn đề giảm tổn thất điện năng, Công ty Điện lực cần ứng dụng biện pháp công nghệ đại ngày sử dụng phổ biến giới GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” 1.2 Một số đặc điểm lưới điện phân phối Lưới điện phân phối có đặc điểm thiết kế vận hành khác với lưới điện truyền tải Lưới điện phân phối phân bố diện rộng, thường vận hành không đối xứng có tổn thất lớn Vấn đề tổn thất lưới phân phối liên quan chặt ché đến vấn đề kỹ thuật lưới điện từ giai đoạn thiết vận hành Do sở số liệu tổn thất đánh giá sơ chất lượng vận hành lưới điện phân phối Trong năm gần đây, lưới điện phân phối nước ta phát triển mạnh, Công ty Điện lực phân cấp mạnh quản lý Chất lượng vận hành lưới phân phối nâng cao rõ rệt, tỷ lệ tổn thất điện giảm mạnh Tỷ lệ tổn thất lưới phân phối từ mức cao Công ty Điện lực năm 2000 12% đến năm 2004 9,4% Mặc dù tỷ lệ tổn thất lưới điện phân phối giảm đáng kể thời gian qua, mức giảm tổn thất khiêm tốn Chính phủ có định yêu cầu EVN giảm mức tổn thất toàn lưới điện (bao gồm lưới truyền tải) xuống mức 11% vào năm 2006 9% vào năm 2010 Thực tế tháng đầu năm 2007, mức tổn thất điện EVN 11,43% cao kế hoạch 0,93% Như nhiều biện pháp đồng cần thực để đạt mục tiêu giảm tổn thất lưới điện Phân tích biện pháp giảm tổn thất điện cho thấy thực tốt, tổn thất điện lưới phân phối hạ thấp đáng kể Tổn thất lưới điện phân phối bao gồm tổn thất phi kỹ thuật ( tổn thất thương mại) tổn thất kỹ thuật Tổn thất phi kỹ thuật (tổn thất thương mại) bao gồm dạng tổn thất sau: - Trộm điện (câu, móc trộm) - Không toán chậm toán hóa đơn tiền điện - Sai sót tính toán tổn thất kỹ thuật - Sai sót thống kê phân loại tính hóa đơn khách hàng GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” Tổn thất phi kỹ thuật phụ thuộc vào chế quản lý, quy trình quản lý hành chính, hệ thống công tơ đo đếm ý thức người sử dụng Tổn thất phi kỹ thuật phần chịu ảnh hưởng lực công cụ quản lý thân Điện lực, có phương thiện máy móc, máy tính, phần mềm quản lý Tổn thất kỹ thuật lưới điện phân phối chủ yếu dây dẫn máy biến áp phân phối Tổn thất kỹ thuật bao gồm tổn thất công suất tác dụng công suất phản kháng Tổn thất công suất phản kháng từ thông rò máy biến áp cảm kháng đường dây Tổn thất công suất phản kháng làm lệch góc ảnh hưởng đến tổn thất điện Tổn thấy công suất tác dụng có ảnh hưởng đáng kể đến tổn thất điện Thành phần tổn thất điện tổn thất công suất tác dụng tính sau: ∫ ∆A = ∆P(t ).dt Trong đó, ∆P(t) tổn thất công suất tác dụng đường dây máy biến áp thời điểm t Việc tính toán tổn thất điện theo công thức thông thường thực theo phương pháp dòng điện đẳng trị phụ thuộc vào đồ thị phụ tải theo thời gian sử dụng công suất lớn Tổn thất công suất tác dụng bao gồm tổn thất sắt, dòng điện Foucault lõi thép tổn thất đồng hiệu ứng Joule máy biến áp Các loại tổn thất có nguyên nhân chủ yếu sau: - Đường dây phân phối dài, bán kính cung cấp điện lớn - Tiết diện dây dẫn nhỏ, đường dây bị xuống cấp, không cải tạo nâng cấp - Máy biến áp phân phối thường xuyên mang tải nặng tải - Máy biến áp loại có tỷ lệ tổn thất cao vật liệu lõi từ không tốt dẫn đến sau thời gian tổn thất tăng lên - Vận hành không đối xứng liên tục dẫn đến tăng tổn thất máy biến áp GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” - Nhiều thành phần sóng hài phụ tải công nghiệp tác động vào cuộn dây máy biến áp làm tăng tổn thất - Vận hành với hệ số cosφ thấp thiếu công suất phản kháng GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỂ GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 2.1 Tìm hiểu tổn thất điện 2.1.1 Bản chất tổn thất điện Tổn thất điện hệ thống điện lượng điện tiêu hoá cho trình truyền tải phân phối điện từ nhà máy điện qua hệ thống lưới điện truyền tải, lưới điện phân phối đến hộ sử dụng điện Chính vậy, tổn thất điện định nghĩa điện dùng để truyền tải, phân phối điện tiêu kinh tế kỹ thuật ngành Điện Việc nghiên cứu, áp dụng giải pháp để giảm tỷ lệ tổn thất điện xuống mức hợp lý mục tiêu ngành Điện tất nước, đặc biệt bối cảnh hệ thống cân đối lượng cung cầu điện nước ta Tỷ lệ tổn thất điện phụ thuộc vào đặc tính mạch điện, lượng điện truyền tải, khả cung cấp hệ thống công tác quản lý vận hành hệ thống điện Tổn thất điện phân chia thành hai loại tổn thất kỹ thuật tổn thất thương mại 2.1.2 Phân loại loại tổn thất điện • Tổn thất kỹ thuật: Điện sản xuất từ nhà máy điện, muốn tải đến hộ tiêu thụ điện phải qua hệ thống lưới điện cao áp, trung áp, xuống hạ áp, (hệ thống bao gồm máy biến áp, đường dây thiết bị điện khác) Trong trình truyền tải đó, dòng điện tiêu hao lượng định qua máy biến áp, qua điện trở dây dẫn mối nối tiếp xúc làm phát nóng dây, qua thiết bị điện, thiết bị đo lường, công tơ điện gây tổn thất điện Chưa kể đường dây dẫn điện mang điện áp cao từ 110 kV trở lên có tổn thất vầng quang; dòng điện qua cáp ngầm tụ điện tổn thất điện môi Vì mà tổn thất điện định nghĩa điện dùng để truyền tải phân phối điện GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” Đó tổn thất điện kỹ thuật xảy tất yếu trình truyền tải điện từ nhà máy phát qua hệ thống lưới điện cao hạ áp đến hộ sử dụng điện Mức độ tổn thất điện kỹ thuật lớn hay nhỏ tuỳ thuộc vào cấu trúc lưới điện, chất lượng thiết bị, chất lượng đường dây tải điện phương thức vận hành hệ thống điện • Tổn thất thương mại Tổn thất điện thương mại hay gọi tổn thất điện phi kỹ thuật không định lượng song có tác động không nhỏ đến hệ thống, làm gia tăng tỷ lệ tổn thất điện chung Nguyên nhân gây tổn thất điện thương mại tình trạng vi phạm sử dụng điện như: Lấy cắp điện nhiều hình thức (câu móc điện trực tiếp, tác động làm sai lệch mạch đo đếm điện năng, gây hư hỏng, chết cháy công tơ ); chủ quan người quản lý công tơ hỏng không thay kịp thời, bỏ sót ghi sai số; không thực chu kỳ kiểm định thay công tơ định kỳ theo quy định Nhà nước 2.2 Một số giải pháp giảm tổn thất lưới phân phối Hiện nay, tồn số biện pháp giảm tổn thất nâng cao chất lượng điện sau: - Nâng cao điện áp vận hành lưới điện phân phối đưa điện áp quy chuẩn: chuyển điện áp 6,10 15 kv lên vận hành cấp điện áp 22 kv Việc thực giải pháp tương đối hiệu đòi hỏi vốn đầu tư lớn mà thời gian thực dài - Bù kinh tế lưới điện phân phối tụ điện - Hoàn thiện cấu trúc lưới để vận hành với tổn thất nhỏ vấn đề đòi hỏi vốn đầu tư, nhiên phụ thuộc vào địa hình mật độ phụ tải lưới Nói chung, giải pháp không đạt hiệu tuyến dây mới,đang giai đoạn đầu tư - Sử dụng thiết bị ứng dụng công nghệ có hiệu suất cao GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” Ngày nay, giải pháp thực phạm vi hạ áp số phụ tải lớn, khu công nghiệp có vốn đầu tư lớn - Phân bố thời gian làm việc đưa thiết bị vào vận hành thời gian hợp lý,tránh tượng tải cục vào thời gian cao điểm vấn đè thực cấp vĩ mô,có tham gia đồng nhiều ngành nhà nước - Xây dựng vận hành phương thức kết lưới mang hiệu cao Việc dễ dàng thực hiệu không cao phụ thuộc vào tình trạng vận hành lưới biến động cua phụ tải - Chọn công suất MBA phù hợp với yêu cầu phụ tải tránh MBA vận hành non tải Vấn đề giải dễ dàng, hiệu thấp phụ tải ngày biến đổi lớn cao điểm thấp điểm ( Thực tế, biến động phụ tải cao điểm thấp điểm từ 75-300%) - Hạn chế song hài lưới điện hạ áp - Phân bố phụ tải toàn lưới Vấn đề thực cấu trúc địa hình vị trí phụ tải Trong phạm vi đề tài nâng cao điện áp,bù công suất phản kháng để giảm tổn thất công suất, ta tập trung giải pháp tái cấu trúc lưới điện, thực bù công suất phản kháng, tích hợp nguồn phân tán vào lưới điện cuối thực tìm điểm mở tối ưu cho lưới điện 2.2.1 Bù công suất phản kháng lưới điện phân phối Như nói lưới điện Việt Nam lưới phân phối tăng trưởng nhanh nhu cầu công suất Tổn thất tổng lưới phân phối lớn.Về nguyên tắc toàn công suất nguồn phải qua LPP trước cung cấp cho phụ tải Do giảm vài phần trăm tổn thất nhờ phương pháp phổ cập đem lại hiệu kinh tế lớn Về phương diện vận hành lưới điện phân phối vấn đề bù công suất phản kháng nội dung có ý nghĩa lớn 2.2.1.1 Công suất phản kháng GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang 10 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” Thông số lưới điện: Bus to Section Section End bus End bus End bus bus Resistance Reactance real reactive fixed (p.u) (p.u) Load Load capacitor (MW) (MVAr) (MVAr) 1-4 0.075 0.1 2.0 1.6 1.1 4-5 0.08 0.11 3.0 1.5 1.2 4-6 0.09 0.18 2.0 0.8 6-7 0.04 0.04 1.5 0.2 2-8 0.11 0.11 4.0 2.7 8-9 0.08 0.11 5.0 3.0 8-10 0.11 0.11 1.0 0.9 9-11 0.11 0.11 0.6 0.1 0.6 9-12 0.08 0.11 4.5 2.0 3.7 3-13 0.11 0.11 1.0 0.9 13-14 0.09 0.12 1.0 0.7 13-15 0.08 0.11 1.0 0.9 15-16 0.04 0.04 2.1 1.0 5-11 0.04 0.04 10-14 0.04 0.04 7-16 0.12 0.12 1.2 1.8 1.8 5.2 Ứng dụng chương trình giải toán hàm mục tiêu 5.2.1 Cực tiểu tổn thất điện Áp dụng biện pháp giảm tổn thất điện phân tích để tìm kết tối ưu cho toán : 5.2.1.1 Điểm mở tối ưu cho lưới điện GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang 69 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” Việc thay đổi điểm mở khóa điện làm thay đổi dòng công suất lưới điện dẫn đến việc thay đổi tổn thất công suất Cắt nhánh Tổn thất công suất: 710,9kW Nhánh cắt tối ưu: Tính toán mạng điện nguồn 16 nút với việc cắt nhánh tối ưu: GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang 70 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” Cắt nhánh GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang 71 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” Tổn thất công suất: 479 kW Nhánh cắt tối ưu: Tính toán mạng điện nguồn 16 nút với việc cắt nhánh tối ưu: GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang 72 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” Cắt nhánh GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang 73 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” Tổn thất công suất: 462,9kW Nhánh cắt tối ưu: 16 Tính toán mạng điện nguồn 16 nút với việc cắt nhánh tối ưu: GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang 74 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” Cắt nhánh: Tổn thất công suất: 10^9 MW Nhánh cắt tối ưu: không xác định Tính toán mạng điện nguồn 16 nút với việc cắt4 nhánh tối ưu: GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang 75 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” Tổng kết : Số nhánh cắt : Vị trí nhánh cắt tối ưu Tổn thất : ∆P 0,7109 7,8 0,4786 7,8,16 0,4629 Không xác định 10^9 Dựa vào bảng kết ta thấy trường hợp cắt nhánh cắt tối ưu Vì ta chọn trường hợp cắt nhánh cắt 5.2.1.2 Kết hợp tìm điểm mở tối ưu giải pháp giảm tổn thất công suất khác: Kết hợp với sử dụng nguồn phân tán: Nhánh cắt tối ưu: 2,11,16 Tổnthấtcông suất: 0,1339 Tính toán mạng điện nguồn 16 nút với việc cắt nhánh tối ưu sử dụng nguồn phân tán DG: Kết hợp với bù công suất phản kháng: Tại nút ta loại bỏ lượng bù trước ta dùng ( lượng bù mặc định mà lưới điện nguồn 16 nút cho sẵn.) Nhánh cắt tối ưu: 16 Tổnthấtcông suất: :0,4768 GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang 76 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” Lượng 0.9371 0.5139 0.1288 10 11 1.3763 1.3501 0.5713 Bù 12 13 14 15 Lượng 0.4079 0.5452 0.3672 0.5657 16 0.3097 Bù Tính toán mạng điện nguồn 16 nút với việc cắt3 nhánh tối ưu bù công suất phản kháng GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang 77 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” Kết luận việc kết hợp tìm điểm mở tối ưu giải pháp giảm tổn thất công suất khác: Việc kết hợp thay đổi khóa mở biện pháp cải tạo lưới khác sử dụng nguồn phân tán DG bù công suất phản kháng nút phụ tải giúp giảm đáng kể lượng công suất tổn thất vận hành lưới điện Dựa vào giải pháp ta có nhiều phương án để thực cải tạo lưới điện nhằm giảm tổn công suất trình vận hành lưới điện 5.2.2 Cực tiểu hàm chi phí Cắt nhánh : Chi phí tối ưu:1,0312 tỷ đồng Nhánh cắt tối ưu La:7,14,16 GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang 78 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” Tối ưu hóa hàm mục tiêu 5.3 Ứng dụng chương trình giải toán hàm đa mục tiêu 5.3.1 Định nghĩa Bài toán tối ưu đa mục tiêu bao gồm tập n biến, tập k hàm mục tiêu tập ràng buộc Các hàm mục tiêu ràng buộc hàm biến Tối ưu đa mục tiêu có nghĩa tìm lời giải cho giá trị hàm mục tiêu mà người sử dụng chấp nhận Min Y= f(x)=(݂ଵ (x), ݂ଶ ሺݔሻ,… ݂ ሺݔሻ) x={ݔଵ , ݔଶ , ݔ } thỏa m ràng buộc : ݃ ሺݔሻ≤ i=1,….m 5.3.2 Định nghĩa thống trị (dominance) Cho ݂ (x), i=1…k : ݂ ሺxଵ ሻ ݂ ሺxଶ ሻ ∀i ൜ ∃ ݆ ݂ ሺxଵ ሻ ݂ ሺxଶ ሻ x1 thống trị x2 5.3.3 Hàm ràng buộc Để chọn phương án tối ưu phù hợp, thực tế người ta không dựa hàm muc tiêu cụ thể, mà phải phân tích đánh giá thông qua nhiều hàm mục tiêu Sau tìm hiểu thuật toán NSGAII BLX, chúng tối áp dụng để giải toán đa hàm muc tiêu cụ thể là: Muctieu1=tổn thất công suất Muctieu2=bù công suất phản kháng Hamđamuctieu=[Muctieu1,Muctieu2] Phương pháp sử dụng để tìm tổn thất công suất,và bù công suất phản kháng cho hiệu GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang 79 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” * Điện áp Điều kiện phụ thuộc vào tiêu chuẩn nước nhằm đảm bảo điện áp vận hành bình thường tải Tại Việt Nam, giá trị điện áp phải nằm phạm vi 0.95÷1.05 pu 5.3.4 Mô toán thực tế: Tương tự toán hàm mục tiêu, chương trình để giải toán đa mục tiêu xây dựng dưa thuật toán NSGAII, BLX với hổ trợ MATPOWER cho kết hình Trục x : lượng bù công suất phản kháng Trục y : tổn thất công suất Các điểm để vẽ đồ thị: Tổn thất 0.4624 0.4615 0.462 0.4607 0.4616 0.1939 0.2578 0.2045 0.6199 0.2566 công suất Bù công suất phản kháng GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang 80 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” 5.4 Kết luận Thuật toán di truyền xem phù hợp để giải toán tối ưu đa mục tiêu Với không gian tiềm kiếm lớn tìm mặt tối ưu quần thể với lần chạy, ứng dụng thuật giải di truyền với thuật toán cụ thể, ta tránh khó khăn phương pháp cổ điển để giải toán tối ưu đa mục tiêu Bù công suất phản kháng hệ thống điện sử dụng để đảm bảo điều kiện cân công suất phản kháng, mà phương pháp quan trọng để giảm tổn thất công suất điện GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang 81 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” Phương pháp chương trình tính toán đưa áp dụng thuận tiện cholưới phân phối tải hỗn hợp nhiều nút nhiều nhánh hay tải đơn giản Từ kết mô cho thấy,giải thuật đề xuất có ưu điểm so với số giải thuật khác ABC, toán tối ưu thông qua việc đạt giá trị tối ưu với số vòng lặp xác định Kết mô chứng tỏ được, thông qua việc thay đổi khóa mở sử dụng DG lưới phân phối góp phần giảm tổn thất công suất cải thiện điện áp nút phụ tải Vì vậy, giải thuật đề xuất hoàn toàn ứng dụng toán tái cấu trúc lưới điện thực tế có quy mô lớn GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang 82 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối thuật toán tiến hóa” GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang 83 [...]... án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán tiến hóa - Giải các bài toán cực đại hóa (maximization) hoặc cực tiểu hóa (minimization) Lưu ý rằng thuật toán chuỗi di truyền cần được biến đổi khi giải các bài toán có hàm mục tiêu trái ngược 3.1.2 Các loại thuật toán di truyền - Các chiến lược tiến hóa (Evolution strategy) viết tắt là ES - Lập trình tiến hóa (Evolutionary... với kỹ thuật tối ưu hóa truyền thống hơn GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang 22 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán tiến hóa 3.2.3 Tính chất của thuật toán chiến lược tiến hóa - Chiến lược tiến hóa không dựa vào sự mô phỏng chi tiết của những phương pháp được tìm thấy với sự tiến hóa tự nhiên Mà có thể đã được kết luận bởi việc quan sát những thuật ngữ: tiến hóa. .. thể là: f(x*) > f(x), x (đối với bài toán max) f(x*) < f(x), x (đối với bài toán min) được gọi là phương án tối ưu (lời giải tối ưu) Khi đó f(x*) được gọi là giá trị tối ưu của bài toán GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang 24 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán tiến hóa 3.2.6 Ứng dụng thuật toán di truyền (GA) vào bài toán tối ưu hóa tổng quát Bắt đầu Khởi tạo quần... nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán tiến hóa phát tuyến,….Thông thường, việc tái cấu trúc lưới điện cần thiết để phục hồi việc cung cấp điện cho các khách hàng sau sự cố, hoặc trong quá trình cắt điện để sửa chữa, giảm tổn thất của hệ thống và cân bằng tải để tránh quá tải trên lưới, … Việc khôi phục lưới điện được thực hiện thông qua các thao tác đóng cắt các cặp khóa điện. .. Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán tiến hóa CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU THUẬT TOÁN DI TRUYỀN 3.1 Tìm hiểu về thuật toán di truyền 3.1.1 Tổng quan về thuật toán di truyền Thuật toán di truyền (Genetic Algorithms) là kỹ thuật giúp giải quyết bài toán bằng cách mô phỏng theo sự tiến hóa của con người hay của sinh vật nói chung (dựa trên thuyết tiến hóa muôn loài của Darwin)... một kỹ thuật tối ưu hóa dựa trên những ý tưởng của sự thích nghi và tiến hóa đó là “Chiến lược tiến hóa 3.2 Tìm hiểu về chiến lược tiến hóa Chiến lược tiến hóa là một dạng của thuật toán di truyền cổ điển còn có tên gọi là phương pháp tính toán tiến hóa 3.2.1 Tìm hiểu về chiến lược tiến hóa Chiến lược tiến hóa (ES) là một kỹ thuật tối ưu hóa dựa trên những ý tưởng của sự thích nghi và tiến hóa Chiến... vệ của nhà máy điện phải đảm bảo phối hợp được với thiết bị tự động đóng lại của Đơn vị phân phối điện và phải được thiết kế để đảm bảo tách được tổ máy phát điện khỏi lưới điện phân phối ngay sau khi máy cắt, thiết bị tự dộng đóng lại hoặc dao phân đoạn của lưới điện phân phối mở ra lần đầu tiên và duy trì cách ly tổ máy phát điện khỏi lưới điện phân phối cho tới khi lưới điện phân phối được khôi... báo đề xuất một phương thức trao đổi chéo bằng cách liên kếtBLX- α với phân tích thành phần độc lập (ICA) Tiến hành, bằng GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang 26 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán tiến hóa cách áp dụng ICA để tạo ra quần thể, hệ thống phối hợp các không gian tìm kiếm được chuyển đổi để tạo ra sự phân chia các chức năng có thể thực hiện riêng lẻ... thống điện, phù hợp với đặc tuyến quan hệ giữa công suất tác dụng và tần số của tổ máy Trong trường hợp tần số thấp hơn 47Hz hoặc cao hơn 51Hz, được phép tách tổ máy phát khỏi lưới phân phối điện GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang 17 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán tiến hóa + Trong điều kiện vận hành bình thường, tổ máy phát đấu nối vào lưới điện phân phối. .. khi áp dụng thuật toán di truyền cổ điển cho các bài toán trong không gian nhiều chiều và mỗi NST có độ dài rất lớn - Đối với những bài toán có nhiều ràng buộc phức tạp thì các bài toán từ di truyền truyền thống tỏ ra kém hiệu quả GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu Trang 21 Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán tiến hóa - Nếu chọn mô hình không phù hợp, thuật toán di truyền