Báo Cáo ứng dụng giải thuật bầy đàn pso trong tái cấu trúc lưới điện phân phối để giảm tổn thất công suất

Tóm tắt
Bài báo này đề xuất việc sử dụng giải thuật bầy đàn phiên bản rời rạc (PSO) trong việc giải quyết bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối để giảm tổn thất công suất. Hàm mục tiêu là cực tiểu tổn thất công suất trong khi vẫn đảm bảo các điều kiện ràng buộc về vận hành mạng hình tia, giới hạn điện áp tại các nút và dòng điện trên các nhánh không vượt quá giá trị cho phép. PSO là một phương pháp mạnh, được sử dụng trên nhiều lĩnh vực, dựa trên trí tuệ bầy đàn. Trong bài báo này, phương pháp PSO được mô phỏng bằng Matlab để giải bài toán tái cấu trúc lưới điện cho mạng phân phối 3 nguồn 16 nút và mạng phân phối 33 nút của tổ chức IEEE. Kết quả mô phỏng sẽ chứng minh sự hữu hiệu của giải thuật PSO trong việc tìm lời giải cho bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối.
Từ khóa: Giải thuật bầy đàn (PSO), tái cấu trúc lưới điện, lưới điện phân phối hình tia.
Abstract
This paper proposed Particle Swarm Optimization method (discrete version) to distribution network reconfiguration problem for loss reduction. Objection function is to minimize loss power while constrains: radial network, voltage limit and over current are satisfied. PSO is a robust method that used for many areas, based on intelligence of swarm. In this paper, PSO method is simulated with Matlab to solve network reconfiguration problem for IEEE 16 buses and 33 buses distribution network. Simulation results would show the effect of proposed method for network reconfiguration problem.
Key words: PSO, network reconfiguration, radial distribution network.

1. Giới thiệu
Một trong các tiêu chí để đánh giá sự phát triển của một quốc gia và chất lượng cuộc sống đó là lượng điện năng tiêu thụ tính trên đầu người. Nhiều phương pháp đã được dùng để giảm tổn thất công suất tác dụng trong hệ thống lưới phân phối, ví dụ như là tăng kích thước dây dẫn, rút ngắn chiều dài lưới, điều chỉnh đầu phân áp máy biến áp, và lắp đặt tụ bù. Và trong đó, một phương pháp vận hành hiệu quả có thể cải thiện hiệu suất của lưới điện phân phối là tái cấu trúc lưới.
Hầu hết các lưới phân phối được vận hành theo dạng hình tia; có 2 loại khóa được dùng: khóa phân đoạn (sectionalizing-switches) là loại khóa thường đóng, và khóa liên kết (tie-switches) là loại thường mở. Người ta ước lượng rằng hệ thống điện phân phối làm tổn thất khoảng 5% đến 13% tổng công suất phát ra ở những nước đang phát triển. Có hai lý do chính để tái cấu trúc lưới điện phân phối trong suốt thời gian vận hành bình thường đó là: để tránh quá tải trên các nhánh và giảm tổng tổn thất hệ thống. Tùy thuộc vào tình trạng tải hiện tại, tái cấu trúc lưới có thể cần thiết để loại bỏ quá tải trong những thành phần đặc biệt của hệ thống như là các máy biến áp, các đường dây. Trong trường hợp này nó được xem như là cân bằng tải. Bởi vì trạng thái của tải trong hệ thống thay đổi, việc tái cấu trúc có thể có lợi trong việc giảm công suất tác dụng.
Tái cấu trúc lưới điện phân phối đã được tuyên bố như là một phương pháp tiết kiệm năng lượng có hiệu quả và gần như là không gây tốn kém. Khuynh hướng hiện tại là thiết kế hệ thống lưới phân phối với cấu trúc mạch vòng nhưng vận hành theo hình tia. Việc này đạt được bằng cách lắp đặt một số lượng thích hợp các nhánh có khả năng đóng mở do đó nó cho phép đạt được cấu trúc hình tia có khả năng nuôi tất cả tải trong điều kiện vận hành bình thường cũng như trong trường hợp bị sự cố lâu dài.