Luận văn Phân bố công suất tối ưu có thiết bị TCSC sử dụng giải thuật tối ưu hóa cuckoo (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Phân bố công suất tối ưu có thiết bị TCSC sử dụng giải thuật tối ưu hóa cuckoo (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ CAO VĂN TUẤN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TỐI ƯU CÓ THIẾT BỊ TCSC SỬ DỤNG GIẢI THUẬT TỐI ƯU HÓA CUCKOO NGÀNH: KỸ THUẬT ÐIỆN – 13252020 S K C0 0 5 0 4 0 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 2/2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: CAO VĂN TUẤN PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TỐI ƯU CÓ THIẾT BỊ TCSC SỬ DỤNG GIẢI THUẬT TỐI ƯU HÓA CUCKOO NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 13252020 Hướng dẫn khoa học: TS. DƯƠNG THANH LONG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 2 năm 2016
3. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Cao Văn Tuấn Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 02 – 12 – 1988 Nơi sinh: Quãng Ngãi Quê quán: Đức Minh – Mộ Đức – Quãng Ngãi Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Khu 3, TT. Gia Ray – Xuân Lộc – Đồng Nai Điện thoại cơ quan: Điện thoại: 0907907093 Fax: E-mail:caotuan1988@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 9/2003 đến 9/ 2006 Nơi học (trường, thành phố): THPT Xuân Lộc – Đồng Nai Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 9/2009 đến 9/ 2011 Nơi học (trường, thành phố):Đại học Công Nghiệp Tp. Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ Thuật Điện Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Mô hình thí nghiệm khí cụ điện Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: tháng 7 năm 2011 Người hướng dẫn: Ths. Lưu Tuấn Kiệt III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2012-2016 Trường ĐH Công Nghiệp TP. HCM Giáo viên thỉnh giảng 2014-2016 Công Ty TNHH MTV Ngọc Nguyễn Quản lý kỹ thuật i
4. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận văn này hoàn toàn do tôi thực hiện được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Dương Thanh Long Các đoạn trích dẫn trong luận văn đều được dẫn nguồn và có độ chính xác cao nhất trong phạm vi hiểu biết của tôi. Kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong các công trình khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 02 năm 2016 Cao Văn Tuấn ii
5. LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi muốn nói là tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy TS. Dương Thanh Long, người thầy hướng dẫn tôi thực hiện luận văn này. Thầy đã cung cấp cho tôi những tài liệu cần thiết cho đề tài. Trong suốt thời gian thực hiện luận văn, mặc dù rất bận rộn trong công việc nhưng thầy vẫn dành rất nhiều thời gian và tâm huyết trong việc hướng dẫn tôi. Cho đến hôm nay, luận văn của tôi đã được hoàn thành, cũng chính là nhờ sự nhắc nhở, đôn đốc, sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy. Đồng thời cám ơn Ths. Nguyễn Lê Anh Tú, người đã hướng dẫn cho tôi một số kiến thức cần thiết cho luận văn. Xin cảm ơn quý thầy cô giáo trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã tận tình chỉ dạy cho tôi những kiến thức quý báu trong những năm tháng học tập tại trường. Với vốn kiến thức được tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu mà còn là hành trang quí báu để tôi bước vào đời một cách vững chắc và tự tin. Xin cảm ơn gia đình, những người thân yêu và bạn bè đồng nghiệp đã luôn là nguồn cỗ vũ động viên, tạo điều kiện và chăm lo cho tôi về cả vật chất lẫn tinh thần để tôi có thể yên tâm thực hiện tốt việc học tập. Cuối cùng em kính chúc quý Thầy, Cô dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp cao quý. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2016 Người thực hiện Cao Văn Tuấn iii
6. TÓM TẮT Trong luận văn này, giải thuật tối ưu hóa Cuckoo (COA) được đề xuất để tối ưu hóa công suất phát trong bài toán tối ưu hóa trong hệ thống điện (OPF) có xét tới ảnh hưởng của thiết bị TCSC. Phương pháp được đề xuất sẽ kiễm tra và thử nghiêm trên hệ thống điện IEEE 30 và 57 nút. Kết quả mô phỏng cho thấy giải thuật COA cho kết quả tốt hơn so với các giải thuật khác như GA, SA, TA và giải thuật lai TS/SA. Nội dung luận văn được trình bày gồm 5 chương như sau: Chương 1: Giới thiệu tổng quan về đề tài Chương 2: Trình bày cơ sở lý thuyết của đề tài Chương 3: Ứng dụng giải thuật COA để giải bài toán OPF trong hệ thống điện có thiết bị TCSC Chương 4: Trình bày các kết quả mô phỏng Chương 5: Kết luận và hướng phát triển của đề tài. ABSTRACT This paper presents the application of cuckoo optimization algorithm to minimize the generator fuel cost in optimal power flow control with Thyristor- controlled series capacitor (TCSC). The proposed approach has been examined and tested on the IEEE 30-bus and IEEE 57 bus system. Test results indicate that the proposed approach can obtain better solution and requires less CPU time than GA, SA, TA and TS/SA algorithm. The content is presented consists of 5 chapters with the following: Chapter 1: Oveview Chapter 2: The theoretical basis Chapter 3: Apply COA algorithm to solve the OPF problem with TCSC device Chapter 4: Simulation results Chapter 5: Conclusion and development trend iv
7. MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục v Danh sách các chữ viết tắt viii Danh sách các hình ix Danh sách các bảng xi Chương 1. TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề. 1 1.2 Một số bài báo công trình nghiên cứu có liên quan 2 1.3 Mục tiêu của đề tài 5 1.4 Phạm vi nghiên cứu 6 1.5 Phương pháp nghiên cứu 7 1.6 Nội dung đề tài 7 Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về bài toán OPF 8 2.2 Tổng quan về các phương pháp đã được áp dụng để giải bài 11 toán OPF 2.2.1 Phương pháp cổ điển 11 2.2.2 Phương pháp quy hoạch tiến hóa 15 2.3 Tổng quan về thiết bị FACTS 19 v
8. 2.3.1 Lợi ích khi sử dụng thiết bị FACTS 20 2.3.2 Phân loại thiết bị FACTS 20 2.4 Thiết bị TCSC trong hệ thống điện 25 2.4.1 Cấu tạo của TCSC 25 2.4.2 Nguyên lý hoạt động của TCSC 26 2.4.3 Mô hình Tĩnh của TCSC. 26 Chương 3. ỨNG DỤNG GIẢI THUẬT COA ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN OPF TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN CÓ THIẾT BỊ TCSC 3.1 Bài toán OPF dạng tổng quát 29 3.2 Bài toán OPF trong hệ thống điện có thiết bị TCSC 30 3.2.1 Hàm mục tiêu 30 3.2.2 Các ràng buộc đẳng thức 31 3.2.3 Các ràng buộc bất đẳng thức 33 3.2.4 Xử lý ràng buộc của bài toán OPF 34 3.3 Giới thiệu giải thuật COA 36 3.4 Áp dụng giải thuật COA vào bài toán phân bố công suất tối 43 ưu trong hệ thống điện có thiết bị TCSC 3.4.1 Thiết lập các thông số cho giải thuật COA 43 3.4.2 Trình tự các bước thực hiện của COA trong bài toán OPF 43 trong hệ thống điện có thiết bị TCSC Chương 4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 4.1 Mạng điện IEEE 30 nút 50 4.1.1 Cấu trúc mạng điện 50 4.1.2 Thiết lập các thông số cho COA 50 4.1.3 Kết quả và nhận xét 51 4.2 Hệ thống IEEE 57 nút 60 vi
9. 4.2.1 Cấu trúc mạng điện 60 4.2.2Thiết lập các thông số cho COA 61 4.2.3 Kết quả và nhận xét 62 Chương 5. TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 Tổng kết đề tài 65 5.2 Hướng phát triển đề tài 66 5.3 Lời kết 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC 72 vii
10. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ACO Ant Colony Optimization COA Cuckoo Optimal Algorithm DE Differential Evolution ELD Economic Load Dispatch EP Evolutionary programming FACTS Flexible AC Transmission Systems GA Genetic algorithm LP Linear programming MSC Mechanically Switched Capacitor NLP Nonlinear programming OPF Optimal Power Flow PSO Particle Swarm Optimization QP Quadratic programming SA Simulated Annealing SVC Static Var Compensator TCR Thyristor Controlled Reactor TSR Thyristor Switched Reactor TCSC Thyristor Controlled Series Capacitor TCSR Thyristor Controlled Series Reactor TS Tabu Search TSC Thyristor Switched Capacitor TSSC Thyristor Switched Series Capacitor viii
11. DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 4.1 - Kết quả lời giải tối và giới hạn các ràng buộc tính toán khi 51 khi đặt TCSC trên đường dây số 4 trong mạng IEEE 30 nút Bảng 4.2 - So sánh kết quả phân bố công suất giữa giải thuật COA và 53 các phương pháp khác Bảng 4.3 - Bảng thống kê kết quả sau 20 lần chạy độc lập của COA 54 và các giải thuật khác Bảng 4.4 - Sự so sánh kết quả phân bố công suất của giải thuật COA 55 trong các trường hợp đặt thiết bị TCSC khác nhau Bảng 4.5 - Bảng thống kê kết quả sau 30 lần chạy độc lập trong trường 56 hợp đặt thiết bị TCSC khác nhau. Bảng 4.6 - Kết quả tối ưu của giải thuật COA với các hàm chi phí khác nhau 57 Bảng 4.7 - Bảng thống kê kết quả sau 30 lần chạy độc lập trong trường hợp 57 sử dụng hàm chi phí nhiên liệu khác nhau. Bảng 4.8 - Kết quả lời giải tối trong mạng điện IEEE 57 nút với thiết bị 62 TCSC Bảng 5.9 - Bảng thống kê kết quả sau 30 lần chạy độc lập trong mạng 63 điện IEEE 57 nút. Bảng A.1 - Thông số đường dây 72 Bảng A.2 - Thông số tải 73 Bảng A.3 - Thông số các hệ số chi phí máy phát 74 Bảng A.4 - Giới hạn công suất và điện áp nút phát 74 Bảng A.5 -Thông số máy phát mạng 30 nút với valve công suất 74 Bảng A.6 - Thông số máy phát mạng 30 nút với máy phát nhiều loại 75 nhiên liệu ix
12. BẢNG TRANG Bảng B.1 - Thông số đường dây 75 Bảng B.2 - Thông số tải 78 Bảng B.3 - Thông số các hệ số chi phí máy phát 79 Bảng B.4 - Giới hạn công suất và điện áp nút phát 79 x
13. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1 - Ứng dụng của FACTS trong các tụ bù nối tiếp 21 Hình 2.2 - Ứng dụng của FACTS trong các thiết bị bù song song 23 Hình 2.3 - Cấu tạo TCSC 25 Hình 2.4 - Mô hình hóa đường dây truyền tải có TCSC 27 Hình 3.1 - Lưu đồ giải thuật Cuckoo Optimization Algorithm 37 Hình 3.2 - Hình minh họa bán kính đặt trứng của mỗi chim Cuckoo 38 Hình 3.3 - Hình ảnh minh họa sự di chuyển đến điểm mục tiêu của 40 chim Cuckoo. Hình 3.4 - Quẩn thể Cuckoo ban đầu 40 Hình 3.5 - Quẩn thể Cuckoo sau 2 lần lặp 41 Hình 3.6 - Quần thể Cuckoo sau 3 lần lặp 41 Hình 3.7 - Quần thể Cuckoo sau 6 lần lặp 42 Hình 3.8 - Lưu đồ giải thuật của thuật toán COA áp dụng vào bài toán 42 OPF Hình 4.1 - Sơ đồ đơn tuyến mạng điện IEEE 30 nút chuẩn 50 Hình 4.2 - Đặc tuyến hội tụ của giải thuật COA khi đặt TCSC tại 52 đường dây số 4 Hình 4.3 - Đồ thị điện áp tại các nút khi đặt TCSC tại nút 4 53 Hình 4.4 – Điện áp tại các nút trong các trường hợp đặt thiết bị 55 TCSC khác nhau Hình 4.5 - Đồ thị đặc tuyến hội tụ với hàm bậc hai 58 Hình 4.6 - Đồ thị đặc tuyến hội tụ với hàm van công suất 58 Hình 4.7 - Đồ thị đặc tuyến hội tụ với hàm đa nhiên liệu 59 Hình 4.8 – Điện áp tại các nút với các hàm chi phí khác nhau 59 xi
14. HÌNH TRANG Hình 4.9 - Sơ đồ đơn tuyến của hệ thống IEEE57 nút 61 Hình 4.10 - Điện áp tại các nút trong mạng điện IEEE 57 62 Hình 4.11 - Đặc tuyến hội tụ trong mang điện IEEE 57 63 xii
15. Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề. Hệ thống điện đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia và là một trong những cơ sở hạ tầng quan trọng nhất của nền kinh tế quốc dân. Do sự phát triển kinh tế và các áp lực về môi trường, sự cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, cũng như sự tăng nhanh nhu cầu phụ tải và sự thay đổi theo hướng thị trường hóa ngành điện làm cho hệ thống điện ngày càng trở nên rộng lớn về quy mô, phức tạp trong tính toán thiết kế và vận hành. Cùng với đó nước ta đang trong giai đoạn chuyển qua phát triển thị trường điện nên mục tiêu của các nhà máy là thu được lợi nhuận cao nhất trong quá trình sản xuất và truyền tải điện năng. Muốn vậy, các nhà máy cần phải xác định chi phí phát điện và chi phí truyền tải để làm tiền đề cho việc định giá điện. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phát điện với chi phí nhỏ nhất là vận hành hiệu quả các tổ máy phát điện, chi phí nhiên liệu và tổn thất trên đường dây truyền tải. Vì vậy, xác định hợp lý điện năng phát của các tổ máy và có phương thức vận hành hệ thống phù hợp sẽ quyết định đến chi phí phát điện và chi phí truyền tải nhất là trong hệ thống có nhiều nguồn năng lượng khác nhau như thủy điện, nhiệt điện không tái tạo (than, dầu, khí, ). Do có sự khác biệt về chi phí phát điện giữa các loại nhà máy, phụ tải giữa các miền và vị trí địa lý của hệ thống nên bài toán phân bố công suất tối ưu trong hệ thống điện (OPF) có vai trò ngày càng quan trọng trong việc tính toán vận hành và phát triển hệ thống. Do tầm quan trọng của nó, bài toán OPF đã được nghiên cứu rộng rãi trên thế giới như được trình bày trong tài liệu [8]. Cùng với việc phát triển của ngành công nghệ điện tử, các thiết bị FACTS ra đời đã có nhiều ảnh hưởng đáng kể trong việc điều khiển phân bố công suất. Được biết đến như là hệ thống truyền dẫn xoay chiều linh hoạt, FACTS đã được giới thiệu bởi Hingorani [9] vào năm 1988. Mục tiêu của các thiết bị FACTS là 1
16. tăng khả năng truyền dẫn trên đường dây điện hiện có, điều chỉnh điện áp nhanh, điều khiển công suất phản kháng và điều khiển lưu lượng tải trong hệ thống điện đã được trình bày trong [10]. Mục đích chính là để giảm thiểu tắc nghẽn trong hệ thống truyền tải hiện có, cải thiện tính khả dụng, độ tin cậy, ổn định, chất lượng của nguồn điện và cải thiện an ninh của hệ thống truyền dẫn với đầu tư cơ sở hạ tầng và tác động môi trường là ít nhất. Trong số các thiết bị FACTS, TCSC là thiết bị rất phổ biến bởi vì nó có thể kết nối trực tiếp với đường dây trong hệ thống. Việc lắp đặt TCSC trên hệ thống điện để nâng cao khả năng truyền tải của các đường dây đang ngày càng dễ bị quá tải, cực tiểu chi phí máy phát, cực tiểu tổn thất là một trong những vấn đề quan trọng trong vận hành hệ thống điện. Tác dụng của TCSC trong lưới điện được xem như là điện kháng có khả năng điều khiển được lắp đặt trên đường dây truyền tải để bù điện kháng cảm ứng của đường dây, làm giảm điện kháng của đường dây, tăng công suất truyền tải trên đường dây. Mặc dù TCSC có thể giúp hệ thống cực tiểu được chi phí máy phát nhưng nó có thể làm cho hệ thống trở nên phức tạp trong khi vận hành. Vì vậy, cần có một phương pháp mạnh để có thể giải quyết vấn đề này. Giải Thuật COA được đưa ra bởi Ramin Rajabioun, được đăng trên tạp chí Applied Soft Computing vào đầu năm 2012, họ đã cho thấy rằng thuật toán COA là một công cụ mạnh mẽ để giải bài toán đa mục tiêu để cực tiểu hóa các hàm phi tuyến, không khả vi trong không gian liên tục thích hợp giải các bài toán tối ưu trong hệ thống điện. 1.2 Một số bài báo công trình nghiên cứu có liên quan. Bài toán tối ưu hóa OPF thông thường phải được sửa đổi khi xét tới ảnh hưởng của các thiết bị FACTS. Nhiều thuật toán khác nhau đã được nghiên cứu giải quyết vấn đề OPF cho hệ thống điện với các thiết bị FACTS. Biến điều khiển mới và các hàm mục tiêu mới được thêm vào trong các chương trình. Một số bài báo đã được xuất bản trình bày các hướng giải quyết bài toán OPF trong hệ thống điện có các thiết bị FACTS như là: 2
17.  Lê Đình Lương. Ứng dụng thuật toán PSO cho phân bố tối ưu công suất trong hệ thống điện. Luận văn thạc sĩ 7/2009, Thư viện đại học quốc gia. Luận văn nghiên cứu nêu vấn đề tổng quan đến các ứng dụng của thuật toán PSO, ưu thế của thuật toán đưa ra giải thuật và chỉ dừng lại ở việc để giải bài toán OPF với cực tiểu chi phí nhiên liệu của nhà máy một số lưới điện không FACTS.  Nguyễn Ngọc Tiếp. “Ứng dụng thuật toán PSO cải tiến SOHPSO - TVAC cho phân bố tối ưu công suất trong hệ thống điện”. Luận văn thạc sĩ, 2011, Thư viện đại học quốc gia. Luận văn nghiên cứu nêu vấn đề tổng quan đến các ứng dụng cải tiến của thuật toán PSO, ưu thế của thuật toán đưa ra giải thuật và chỉ dừng lại ở việc để giải bài toán OPF với cực tiểu chi phí nhiên liệu của nhà máy một số lưới điện không FACTS.  Ngô Hoàng Tuấn. Ứng dụng quy hoạch Genetic cho phân bố tối ưu công suất lưới điện có FACTS. Luận văn thạc sĩ, tháng 6/2008, số 605250, Thư viện đại học quốc gia. Luận văn nghiên cứu trình bày tổng quan về thiết bị FACTS, lập mô hình và giải thích chức năng ứng dụng thiết bị FACTS (SVC, TCSC, STACOM, không có UPFC) trong hệ thống điện, đề xuất giải thuật di truyền để giải bài toán OPF và bài toán xác định vị trí đặt tối ưu của 1 thiết bị FACTS của hệ thống điện đơn giản 6 bus với hàm mục tiêu là cực tiểu chi phí nhiên liệu và chi phí đầu tư thiết bị FACTS. Luận văn cũng đề cập đến giải thuật trí tuệ nhân tạo khác trong hướng phát triển để tăng độ hội tụ, độ chính xác của kết quả và phát triển bài toán xác định số lượng, vị trí dung lượng và chủng loại thiết bị FACTS tối ưu trong mạng điện.  Rajabioun, R: Cuckoo optimization algortihm. Applied Soft Computing 11, 5508 – 5518 (2011). Đây là một giải thuật tối ưu lấy cảm hứng từ đời sống của quần thể chim Cuckoo. Những điểm đặc biệt trong cách sinh sống, cách đặt trứng và phát triển của chúng là nền tảng cho việc phát triển giải thuật mới này. Ứng dụng của giải thuật COA đã được thử nghiệm trên các hàm 3
18. toán học chuẩn và các vấn đề thực tế. Điều này chứng minh khả năng giải quyết các vấn đề tối ưu hóa có mức độ khó cao của giải thuật.  Nguyen Tu Le Anh, Dieu Ngoc Vo, Weerakorn Ongsakul, Pandin Vasant and Timothy Ganesan: Cuckoo optimization algorithm for optimal power flow. Springer International Publishing Switzerland 2015.H. Handa et al (eds), Proc. of the 18th Asia Pacific Symp.on Intell. & Evol. Systems – Vol, I, Proceedinga in Adaptation, Learning and Optimization I, DOI: 10.1007/978-3-319-13359-1_37 (2015). Bài báo giới thiệu giải thuật tối ưu hóa Cuckoo áp dụng vào bài toán OPF của hệ thống IEEE 30 bus, IEEE 57 bus, IEEE 118 bus. Kết quả được so sánh với các giải thuật khác cho thấy ưu thế của giải thuật COA so với các phương pháp khác nhưng chưa xét tới ảnh hưởng của thiết bị FACTS.  Thanh Long Duong, Yao JianGang, Viet Anh Truong. A new method for secured optimal power flowunder normal and network contingencies via optimal location of TCSC. Bài báo giới thiệu phương pháp lựa chọn vị trí lắp đặt TCSC trong điều kiện vận hành bình thường và trong điều kiện tình trạng khẩn cấp. Lời giải cho bài toán tối ưu sử dụng phương pháp lập trình tuyến tính được kiểm tra trên hệ thống IEEE6 nút, IEEE 14 nút và IEEE118 nút và kết quả mô phỏng được trình bày để xác nhận các phương pháp được đề xuất.  Ongsakul W, Bhasaputra P, Optimal power flow with FACTS devices by hybrid TS/SA approach. Bài báo giói thiệu giải thuật lai TS/SA cho bài toán OPF của hệ thống IEEE 30 bus có thiết bị FACTS (SVC, TCSC và TCPS) với hàm mục tiêu cực tiểu hóa chi phí nhiên liệu. Kết quả có đối chiếu so sánh với giải thuật khác cho thấy ưu thế của giải thuật TS/SA nhưng chưa xét đến chi phí đầu tư thiết bị FACTS cũng như xét đến điểm van công suất.  G. Shaoyun and TS Chung. Optimal active power flow incorporating FACTS devices with power flow control constraints. Bài báo ứng dụng thuật toán LP để giải quyết vấn đề (OPF) có kết hợp thiết bị FACTS (bộ dịch pha 4
19. và bù nối tiếp) đã được lắp đặt trước, bài báo đề xuất kết quả trên hệ thống IEEE 30 bus.  Arunya Revathi, N.S. Marimuthu, P.S.Kannan and V. Suresh Kumar. Optimal Active Power Flow with Facts Devices Using Efficient Genetic Algorithm. Bài báo trình bày ứng dụng thuật toán di truyền cải tiến để giải bài toán OPF của hệ thống IEEE 30 bus có thiết bị FACTS (TCSC và TCPS) với hàm mục tiêu cực tiểu hóa chi phí nhiên liệu trong và có giữ các dòng công suất trong giới hạn an ninh hệ thống điện. Bài báo có thêm đề xuất tìm vị trí lắp đặt tối ưu thiết bị FACTS theo phân tích độ nhạy có để nâng cao giới hạn ổn định điện áp.  Nhóm T.S. Chung, Y.Z. Li. A Hybrid GA Approach for OPF with Consideration of FACTS Devices. Bài báo đề xuất thuật toán di truyền là để giải bài toán OPF có thiết bị FACTS (TCSC và TCPS) của hệ thống IEEE 14 bus. Bài báo cũng chỉ dừng lại với hàm mục tiêu cực tiểu hóa chi phí nhiên liệu trong đó có giữ các dòng công suất trong giới hạn an ninh hệ thống điện.  K.chandrasekaran, K.arul Jeyaraj, Sahayasenthamil, Dr. M.saravanan. A new method to incorporate facts devicesin optimal power flow using particle swarmoptimization. Bài báo giới thiệu giải thuật PSO cho bài toán OPF của hệ thống IEEE 30 bus có thiết bị FACTS (TCSC và TCPS) với hàm mục tiêu cực tiểu hóa chi phí nhiên liệu trong và tìm vị trí lắp đặt tối ưu thiết bị FACTS theo phân tích độ nhạy có để nâng cao giới hạn ổn định điện áp. Kết quả có đối chiếu so sánh với giải thuật di truyền cho thấy ưu thế của giải thuật PSO nhưng chưa xét đến chi phí đầu tư thiết bị FACTS cũng như xét đến điểm van công suất. 5
20. Giải thuật tối ưu hóa Cuckoo có những ưu điểm tính toán nhanh và cho kết quả tốt với phương pháp khác nên sẽ là đối tượng thích hợp để nghiên cứu bài toán OPF trong hệ thống điện. Trong đề tài này sẽ áp dụng COA vào giải quyết bài toán OPF trong hệ thống điện có thêm thiết bị TCSC là một lối đi mới hướng tới ứng dụng trong thực tiễn. 1.3 Mục tiêu của đề tài Bài toán phân bố công suất tối ưu (Optimal Power Flow - OPF) đã được thiết lập nhằm nâng cao khả năng tận dụng hệ thống điện hiện có mà không cần phải nâng cấp cải tạo. Bài toán OPF đã có lịch sử phát triển rất lâu. Rất nhiều phương pháp, rất nhiều thuật toán được đưa ra để giải quyết bài toán này chẳng hạn như: phương pháp cổ điển (phương pháp điểm suy nội, Newton-Raphson, Quy hoạch tuyến tính (Linear Progrmaming), Quy hoạch phi tuyến (Nonlinear Progrmaming, Tabu Search, SA-Simulated Annealing ), phương pháp quy hoạch tiến hóa (GA-Genetic Algorithm, DE-Differential Evolution, ACO-Ant Colony Optimization, PSO-Particle Swarm Optimization ) và phương pháp lai cải tiến kết hợp giữa hai phương pháp trên. Và trong những năm gần đây, Trí tuệ nhân tạo (AI) đã được phát triển, có thể giải quyết vấn đề rất phức tạp của OPF với số ràng buộc nhiều, phi tuyến, không lồi (non-convex), không khả vi, cực tiểu địa phương để tìm ra kết quả tối ưu toàn cục như phương pháp (GA), hybrid TS/SA, lập trình tiến hóa (EP), PSO, HS, DE. Mục tiêu tối ưu thuật toán để giải bài toán (OPF) là tìm điểm hoạt động ở trạng thái xác lập để cực tiểu chi phí phát điện, tổn hao, tổng độ lệch điện áp, cải thiện độ ổn định điện áp hoặc tối đa hóa phúc lợi xã hội, khả năng truyền tải công suất trong giới hạn cho phép chấp nhận được của những giới hạn về công suất tác dụng, phản kháng, giới hạn dòng công suất đường dây, đầu ra của các thiết bị Theo truyền thống, các phương pháp tối ưu hóa cổ điển đã được để giải quyết có hiệu quả bài toán OPF nhưng gần đây hơn với thực tiễn của hệ 6
21. thống năng lượng được quản lý thông qua thị trường kinh tế đã làm bài toán OPF trở nên phức tạp. Theo đánh giá của [4], [5] thì giải thuật COA có những ưu điểm tính toán nhanh và cho kết quả tốt với phương pháp khác nên sẽ là đối tượng thích hợp để nghiên cứu bài toán OPF trong hệ thống điện có thêm thiết bị TCSC và hướng tới ứng dụng trong hệ thống thực tế. 1.4 Phạm vi nghiên cứu Bài toán OPF được xem xét trong trường hợp này áp dụng trên hệ thống IEEE-30 nút và IEEE-57 nút có gắn thêm thiết bị TCSC. Ứng dụng giải thuật COA để giải bài toán OPF trong hệ thống điện gắng thêm thiết bị TCSC. Hàm mục tiêu của OPF là hàm cực tiểu tổng chi phí nhiên liệu máy phát trong các trường hợp: - Thiết bị TCSC được đặt ở vị trí cùng với một số giải thuật khác, so sánh kết quả thu được với các phương pháp khác. - Thiết bị TCSC được đặt ở một số vị trí cũng như với số lượng khác nhau để kiễm tra hiệu quả của thiết bị. - Kiễm tra với các hàm chi phí khác nhau để xem độ mạnh của giải thuật. 1.5 Phương pháp nghiên cứu - Thu thập các tài liệu liên quan cho mục đích nghiên cứu. - Sử dụng phần mền Matlab để viết chương trình tính toán tối ưu công suất sử dụng thuật toán Cuckoo trong đề tài. 1.6 Nội dung đề tài Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Ứng dụng giải thuật COA (cuckoo optimization algorithm) để giải bài toán OPF trong hệ thống điện có thiết bị TCSC Chương 4: Kết quả mô phỏng Chương 5: Kết luận 7
22. S K L 0 0 2 1 5 4