Phân bố công suất tối ưu trong hệ thống điện có thiết bị FACTS sử dụng thuật toán lai DE-HS

Bài viết dựa trên cơ sở định lý luồng cực đại lát cắt cực tiểu (min-cut max-flow) và thuật toán DE, đồng thời cải tiến thuật toán DE trong thuật toán mới DE-HS giúp đưa ra các giải pháp ứng dụng trong bài toán lựa chọn vị trí lắp đặt thiết bị FACT vào hệ thống điện và bài toán OPF của hệ thống điện có thiết bị FACTS với các hàm mục tiêu khác nhau nhanh chóng và chuẩn xác.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân bố công suất tối ưu trong hệ thống điện có thiết bị FACTS sử dụng thuật toán lai DE-HS PHÂN BAN TRUYỀN TẢI ĐIỆN | 297 PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TỐI ƯU TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN CÓ THIẾT BỊ FACTS SỬ DỤNG THUẬT TOÁN LAI DE-HS Võ Ngọc Điều1, Huỳnh Tiến Sỹ2, Lý Phúc Lạc3 1 Bộ môn Hệ thống điện, Trường Đại học Bách khoa TP. HCM; 2 Tổng công ty Điện lực miền Nam, Tập đoàn Điện lực Việt Nam; 3 Công ty Truyền tải điện 4, Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia Tóm tắt: Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu nâng cao tính ổn định và linh hoạt hệ thống điện qua việc lắp đặt bổ sung phần cứng của hệ thống điện, trong đó có ứng dụng công nghệ truyền tải điện xoay chiều linh hoạt (FACTS). Ngoài các công trình về phần cứng còn có các nghiên cứu ứng dụng phần mềm để tính toán điều khiển qua việc hỗ trợ hệ thống mạng diện rộng (WAMS). Tuy nhiên, việc sử dụng các giải thuật trí tuệ nhân tạo có ưu thế hiện nay như DE, DE-HS… để xem xét lựa chọn vị trí lắp đặt FACTS, loại bỏ tình trạng tắc nghẽn hệ thống là rất khó khăn vì không gian tìm kiếm rộng đối với hệ thống có số lượng nút như hệ thống điện nước ta. Ngoài ra, các kỹ thuật tính toán cổ điển và một số phương pháp trí tuệ nhân tạo khác như GA, TS, PSO…, trong tính toán tối ưu phân bố công suất (OPF) cũng chưa thực sự mạnh mẽ. Bài báo dựa trên cơ sở định lý luồng cực đại lát cắt cực tiểu (min-cut max-flow) và thuật toán DE, đồng thời cải tiến thuật toán DE trong thuật toán mới DE-HS giúp đưa ra các giải pháp ứng dụng trong bài toán lựa chọn vị trí lắp đặt thiết bị FACT vào hệ thống điện và bài toán OPF của hệ thống điện có thiết bị FACTS với các hàm mục tiêu khác nhau nhanh chóng và chuẩn xác. Từ khóa - áp dụng DE, DE-HS giải bài toàn OPF có kể đến thiết bị FACTS. 1. GIỚI THIỆU Trong quá trình phát triển lưới điện, để đảm bảo ổn định trong truyền tải, tăng khả năng truyền tải, đảm bảo ổn định điện áp tại các nút trong vận hành bình thường và kể cả trong trường hợp quá độ, đảm bảo mức đầu tư kinh tế nhất là yêu cầu và mục tiêu mà hệ thống điện hướng tới. Giải pháp đầu tư các thiết bị bù linh hoạt để giải quyết các điểm nghẽn cục bộ trong hệ thống là lựa chọn tối ưu trong giai đoạn lưới điện chưa hoàn thiện. Để tính toán nhanh và đưa ra giải pháp vận hành tối ưu, kinh kế thì có rất nhiều thuật toán được đưa ra để giải quyết bài toán OPF, tuy nhiên với thực tiễn của hệ thống năng lượng được quản lý thông qua thị trường kinh tế hiện nay đã làm bài toán OPF trở nên phức tạp. Như đã biết, nhiều nghiên cứu trên thế giới đã áp dụng thuật toán DE vào trong hệ thống điện và đã cho những kết quả khả quan so với các giải thuật khác. Ngoài ra phương pháp HS đã được sử dụng thành công để giải quyết một loạt các vấn đề tối ưu hóa. 298 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 Thuật toán lai DE-HS được đề xuất bằng cách kết hợp các cơ chế của DE và HS. Thứ nhất, các hoạt động điều chỉnh độ cao của HS ban đầu được phối hợp với cơ chế đột biến vi phân để nâng cao khả năng tìm kiếm. Thứ hai, việc xem xét bộ nhớ và tăng cường hoạt động của tỷ lệ lựa chọn giá trị lân cận đều sử dụng để tăng cường khả năng tìm kiếm. So với HS thông thường, việc sử dụng các cơ chế đột biến vi phân và trao đổi chéo có thể tăng cường khả năng tìm kiếm khai thác trong DE-HS. Đây là phiên bản cải tiến mới của DE được Rainer Storn và Kenneth Price đề xuất ban đầu và đã ứng dụng thành công cho nhiều bài toán tối ưu ở các lĩnh vực khác nhau và là một trong những công cụ mạnh mẽ để giải bài toán với hàm mục tiêu cực tiểu hóa các hàm phi tuyến, không khả vi trong không gian liên tục. Giải thuật DE, DE-HS được sử dụng để giải bài toán OPF có thiết bị FACTS. Thuật toán đề xuất sẽ được kiểm tra trên hệ thống IEEE 30 nút với thiết bị FACTS tại vị trí được lựa chọn trước theo phương pháp hệ số độ nhạy, min-cut với chế độ sự cố, vận hành bình thường và chế độ tình trạng khẩn cấp N-1. 2. THIẾT BỊ FACTS Mô hình thiết bị FACTS được đề xuất trong bài toán là mô hình TCPST. Hình 1: Sơ đồ cấu tạo của TCPST Một máy biến thế nối shunt từ mạng sau đó cung cấp tới máy biến thế nối tiếp để có được một điện áp bơm tại nhánh nối tiếp. Cả 2 máy biến thế được điều chỉnh điện áp bởi bộ điểu khiển thyristor. TCPST có thể được mô hình bởi biến áp dịch pha với tham số điều khiển p như Hình 2. Hình 2: Mô hình của TCPST trong phân bố công suất PHÂN BAN TRUYỀN TẢI ĐIỆN | 299 | |2 | | = 2 − ( cos( ) + sin( )) (1) −| | 2 | | = 2 − ( sin( ) + cos( )) (2) 2 | | = − ( cos( ) − sin( )) (3) | | = −| |2 + ( sin( ) + cos( )) (4) trong đó = ( ), = + 3. PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN VỊ TRÍ ĐẶT THIẾT BỊ FACTS Xét theo điều kiện kinh tế, việc lắp đặt thiết bị FACTS ở vị trí nào trong các nút của hệ thống mới là vấn đề cần quan tâm. Do đó với những dao động phụ tải bất kỳ, sự thay đổi nguồn và gia tăng phụ tải thường xuyên trong tương lai dẫn tới điểm nghẽn mạch trong mạng cũng sẽ bị thay đổi nên không thể lắp đặt thiết bị bù trên tất cả các nhánh của lưới điện để đảm bảo chống nghẽn mạch khi có những thay đổi như trên. Vì vậy cần thiết phải xác định được tập hợp những nhánh có ...