Nghiên cứu Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán tiến hóa

Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán
tiến hóa”

MỤC LỤC
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

GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu

Trang 1


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
GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu

Trang 2


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

GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu

Trang 3


Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán
tiến hóa”

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
1.1 Tổng quan về hệ thống lưới điện phân phối
Phân phối điện là khâu cuối cùng của hệ thống điện để đưa điện năng trực
tiếp đến người tiêu dùng. Lưới điện phân phối bao gồm lưới điện trung áp và
lưới điện hạ áp. Tính đến cuối năm 2004, tổng chiều dài đường dây trung áp
bằng khoảng 115 nghìn km, tổng chiều dài đường dây hạ áp gần 110 nghìn km,
tổng dung lượng các trạm biến áp hạ áp gần 29 nghìn MVA. Hầu hết các huyện,
xã trên toàn đất nước đều có điện từ điện lưới Quốc gia. Các xã, huyện còn lại

chưa có điện lưới Quốc gia hiện đang sử dụng nguồn điện tại chỗ là thủy điện
nhỏ hoặc máy phát điện diezel.
Các chương trình điện nông thôn của Chính phủ sẽ tiếp tục đẩy mạng
phát triển lưới điện phân phối, đảm bảo 100% số xã huyện được cấp điện. Cùng
với tổng sơ đồ phát triển điện lực VI được phê duyệt kế hoạch cải tạo và phát
triển lưới điện trung áp. Khối lượng lưới điện phân phối dự kiến xây dựng đến
năm 2020 sẽ bao gồm hơn 120.000km đường dây trung áp, gần 85.000 MVA
trạm phân phối và gần 93.000 km đường dây hạ áp. Khối lượng dự kiến cải tạo
và xây dựng sẽ tương đương với khối lượng lưới phân phối hiện có. Với lưới
điện phân phối có quy mô gấp đôi hiện tại, các công ty Điện lực và các Điện lực
tỉnh, thành phố sẽ phải đối diện với những khó khăn nhất định trong công tác
quản lý là cần thiết và phải chú trọng ngay từ giai đoạn chuẩn bị hiện nay. Các
vấn đề kỹ thuật của lưới điện phân phối trong đó có vấn đề giảm tổn thất điện
năng vẫn sẽ là trọng tâm trong công tác điều hành quản lý. Để giải quyết các
khó khăn này, đồng thời nâng cao năng lực quản lý kỹ thuật trong đó có vấn đề
giảm tổn thất điện năng, các Công ty Điện lực cần ứng dụng các biện pháp công
nghệ hiện đại đang ngày càng được sử dụng phổ biến trên thế giới.

GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu

Trang 4


Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán
tiến hóa”

1.2 Một số đặc điểm của lưới điện phân phối
Lưới điện phân phối có các đặc điểm về thiết kế và vận hành khác với
lưới điện truyền tải. Lưới điện phân phối phân bố trên diện rộng, thường vận
hành không đối xứng và có tổn thất lớn. Vấn đề tổn thất trên lưới phân phối liên

quan chặt ché đến các vấn đề kỹ thuật của lưới điện từ giai đoạn thiết kế đến
vận hành. Do đó trên cơ sở các số liệu về tổn thất có thể đánh giá sơ bộ chất
lượng vận hành của lưới điện phân phối.
Trong những năm gần đây, lưới điện phân phối của nước ta phát triển
mạnh, các Công ty Điện lực cũng được phân cấp mạnh về quản lý. Chất lượng
vận hành của lưới phân phối được nâng cao rõ rệt, tỷ lệ tổn thất điện năng giảm
mạnh. Tỷ lệ tổn thất trên lưới phân phối từ mức cao nhất tại Công ty Điện lực 2
năm 2000 bằng 12% đến năm 2004 chỉ còn 9,4%. Mặc dù tỷ lệ tổn thất trên lưới
điện phân phối đã giảm đáng kể trong thời gian qua, nhưng mức giảm tổn thất
này vẫn còn rất khiêm tốn. Chính phủ có quyết định yêu cầu EVN giảm mức tổn
thất trên toàn lưới điện (bao gồm cả lưới truyền tải) xuống mức 11% vào năm
2006 và 9% vào năm 2010. Thực tế trong 6 tháng đầu năm 2007, mức tổn thất
điện năng của EVN là 11,43% cao hơn kế hoạch là 0,93%. Như vậy vẫn còn
nhiều biện pháp đồng bộ cần thực hiện để đạt được mục tiêu giảm tổn thất trên
lưới điện. Phân tích các biện pháp giảm tổn thất điện năng cho thấy nếu thực
hiện tốt, tổn thất điện năng trên lưới phân phối có thể hạ thấp đáng kể. Tổn thất
trên lưới điện phân phối bao gồm tổn thất phi kỹ thuật ( tổn thất thương mại) và
tổn thất kỹ thuật. Tổn thất phi kỹ thuật (tổn thất thương mại) bao gồm 4 dạng
tổn thất như sau:
- Trộm điện (câu, móc trộm).
- Không thanh toán hoặc chậm thanh toán hóa đơn tiền điện.
- Sai sót tính toán tổn thất kỹ thuật.
- Sai sót thống kê phân loại và tính hóa đơn khách hàng.

GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu

Trang 5


Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán

tiến hóa”

Tổn thất phi kỹ thuật phụ thuộc vào cơ chế quản lý, quy trình quản lý
hành chính, hệ thống công tơ đo đếm và ý thức của người sử dụng. Tổn thất phi
kỹ thuật cũng một phần chịu ảnh hưởng của năng lực và công cụ quản lý của
bản thân các Điện lực, trong đó có phương thiện máy móc, máy tính, phần mềm
quản lý. Tổn thất kỹ thuật trên lưới điện phân phối chủ yếu trên dây dẫn và các
máy biến áp phân phối. Tổn thất kỹ thuật bao gồm tổn thất công suất tác dụng
và công suất phản kháng. Tổn thất công suất phản kháng do từ thông rò trong
các máy biến áp và cảm kháng trên đường dây. Tổn thất công suất phản kháng
chỉ làm lệch góc và ít ảnh hưởng đến tổn thất điện năng. Tổn thấy công suất tác
dụng có ảnh hưởng đáng kể đến tổn thất điện năng. Thành phần tổn thất điện
năng do tổn thất công suất tác dụng được tính như sau:

∫ ∆A = ∆P(t ).dt
Trong đó, ∆P(t) là tổn thất công suất tác dụng trên đường dây và máy
biến áp tại thời điểm t. Việc tính toán tổn thất điện năng theo công thức thông
thường thực hiện theo phương pháp dòng điện đẳng trị phụ thuộc vào đồ thị phụ
tải hoặc theo thời gian sử dụng 4 công suất lớn nhất. Tổn thất công suất tác
dụng bao gồm tổn thất sắt, do dòng điện Foucault trong lõi thép và tổn thất đồng
do hiệu ứng Joule trong máy biến áp. Các loại tổn thất này có các nguyên nhân
chủ yếu như sau:
- Đường dây phân phối quá dài, bán kính cung cấp điện lớn.
- Tiết diện dây dẫn quá nhỏ, đường dây bị xuống cấp, không được cải tạo
nâng cấp.
- Máy biến áp phân phối thường xuyên mang tải nặng hoặc quá tải.
- Máy biến áp là loại có tỷ lệ tổn thất cao hoặc vật liệu lõi từ không tốt
dẫn đến sau một thời gian tổn thất tăng lên.
- Vận hành không đối xứng liên tục dẫn đến tăng tổn thất trên máy biến
áp.

GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu

Trang 6


Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán
tiến hóa”

- Nhiều thành phần sóng hài của các phụ tải công nghiệp tác động vào các
cuộn dây máy biến áp làm tăng tổn thất.
- Vận hành với hệ số cosφ thấp do thiếu công suất phản kháng.

GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu

Trang 7


Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán
tiến hóa”

CHƯƠNG 2
TÌM HIỂU VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỂ GIẢM TỔN THẤT
ĐIỆN NĂNG
2.1 Tìm hiểu về tổn thất điện năng
2.1.1 Bản chất của tổn thất điện năng
Tổn thất điện năng trên hệ thống điện là lượng điện năng tiêu hoá cho quá
trình truyền tải và phân phối điện từ thanh cái các nhà máy điện qua hệ thống
lưới điện truyền tải, lưới điện phân phối đến các hộ sử dụng điện. Chính vì vậy,
tổn thất điện năng còn được định nghĩa là điện năng dùng để truyền tải, phân

phối điện và là một trong những chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của ngành Điện.
Việc nghiên cứu, áp dụng các giải pháp mới để giảm tỷ lệ tổn thất điện
năng xuống mức hợp lý đã và đang là mục tiêu của ngành Điện tất cả các nước,
đặc biệt trong bối cảnh hệ thống đang mất cân đối về lượng cung cầu điện năng
như nước ta hiện nay. Tỷ lệ tổn thất điện năng phụ thuộc vào đặc tính của mạch
điện, lượng điện truyền tải, khả năng cung cấp của hệ thống và công tác quản lý
vận hành hệ thống điện. Tổn thất điện năng được phân chia thành hai loại cơ
bản là tổn thất kỹ thuật và tổn thất thương mại.
2.1.2 Phân loại các loại tổn thất điện năng
• Tổn thất kỹ thuật:
Điện năng được sản xuất ra từ các nhà máy điện, muốn tải đến các hộ tiêu
thụ điện phải qua hệ thống lưới điện cao áp, trung áp, xuống hạ áp, (hệ thống
bao gồm các máy biến áp, đường dây và các thiết bị điện khác). Trong quá trình
truyền tải đó, dòng điện tiêu hao một lượng nhất định khi qua máy biến áp, qua
điện trở dây dẫn và mối nối tiếp xúc làm phát nóng dây, qua các thiết bị điện,
thiết bị đo lường, công tơ điện... gây tổn thất điện năng. Chưa kể đường dây dẫn
điện mang điện áp cao từ 110 kV trở lên còn có tổn thất vầng quang; dòng điện
qua cáp ngầm và tụ điện còn tổn thất do điện môi. Vì thế mà tổn thất điện năng
còn được định nghĩa là điện năng dùng để truyền tải và phân phối điện.
GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu

Trang 8


Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán
tiến hóa”

Đó chính là tổn thất điện năng kỹ thuật và xảy ra tất yếu trong quá trình
truyền tải điện từ nhà máy phát qua hệ thống lưới điện cao hạ áp đến các hộ sử
dụng điện. Mức độ tổn thất điện năng kỹ thuật lớn hay nhỏ tuỳ thuộc vào cấu

trúc lưới điện, chất lượng thiết bị, chất lượng đường dây tải điện và phương
thức vận hành hệ thống điện.
• Tổn thất thương mại
Tổn thất điện năng thương mại hay còn gọi là tổn thất điện năng phi kỹ
thuật không định lượng được song cũng có tác động không nhỏ đến hệ thống,
làm gia tăng tỷ lệ tổn thất điện năng chung. Nguyên nhân gây ra tổn thất điện
năng thương mại là do tình trạng vi phạm trong sử dụng điện như: Lấy cắp điện
dưới 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...); do chủ quan của người quản
lý khi công tơ hỏng không thay thế kịp thời, bỏ sót hoặc ghi sai chỉ số; do không
thực hiện đúng chu kỳ kiểm định và thay thế công tơ định kỳ theo quy định của
Nhà nước.
2.2 Một số giải pháp giảm tổn thất trên lưới phân phối
Hiện nay, tồn tại một số biện pháp giảm tổn thất và nâng cao chất lượng
điện năng như sau:
- Nâng cao điện áp vận hành lưới điện phân phối và đưa về điện áp quy
chuẩn: chuyển điện áp 6,10 và 15 kv lên vận hành ở cấp điện áp 22 kv. Việc
thực hiện giải pháp này tương đối hiệu quả nhưng đòi hỏi vốn đầu tư lớn mà
thời gian thực hiện rất dài.
- Bù kinh tế trong lưới điện phân phối bằng tụ điện
- Hoàn thiện cấu trúc lưới để vận hành với tổn thất nhỏ nhất. vấn đề này
đòi hỏi vốn đầu tư, tuy nhiên phụ thuộc vào địa hình và mật độ phụ tải của lưới.
Nói chung, đây là giải pháp không đạt hiệu quả đối với những tuyến dây
mới,đang trong giai đoạn đầu tư.
- Sử dụng các thiết bị ứng dụng công nghệ mới có hiệu suất cao.
GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu

Trang 9

Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán
tiến hóa”

Ngày nay, giải pháp này mới chỉ được thực hiện ở phạm vi hạ áp và tại một số
phụ tải lớn, khu công nghiệp có vốn đầu tư rất lớn.
- Phân bố thời gian làm việc và đưa thiết bị vào vận hành trong các thời
gian hợp lý,tránh hiện tượng quá tải cục bộ vào thời gian cao điểm. vấn đè này
chỉ được thực hiện ở cấp vĩ mô,có sự tham gia đồng bộ của nhiều bộ ngành và
nhà nước
- Xây dựng và vận hành phương thức kết lưới mang hiệu quả cao nhất.
Việc này dễ dàng thực hiện nhưng hiệu quả không cao do phụ thuộc vào tình
trạng vận hành của lưới và sự biến động cua phụ tải.
- Chọn đúng công suất MBA phù hợp với yêu cầu của phụ tải tránh MBA
vận hành non tải. Vấn đề này giải quyết rất dễ dàng, nhưng hiệu quả thấp do
phụ tải ngày nay biến đổi rất lớn giữa giờ cao điểm và thấp điểm ( Thực tế, biến
động phụ tải giữa giờ cao điểm và thấp điểm từ 75-300%)
- Hạn chế song hài trong lưới điện hạ áp.
- Phân bố phụ tải đều trên toàn lưới. Vấn đề này không thể thực hiện
được do cấu trúc địa hình và vị trí phụ tải.
Trong phạm vi đề tài nâng cao điện áp,bù công suất phản kháng để giảm
tổn thất công suất, ở đây ta tập trung các giải pháp là tái cấu trúc lưới điện, thực
hiện bù công suất phản kháng, tích hợp các nguồn phân tán vào lưới điện và
cuối cùng là thực hiện tìm điểm mở tối ưu cho lưới điện.
2.2.1 Bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối
Như trên đã nói lưới điện Việt Nam và nhất là lưới phân phối tăng trưởng
quá nhanh của nhu cầu công suất. Tổn thất tổng trong lưới phân phối rất lớn.Về
nguyên tắc toàn bộ công suất nguồn đều phải qua LPP trước khi cung cấp cho
phụ tải. Do đó giảm được một vài phần trăm tổn thất nhờ những phương pháp
phổ cập sẽ đem lại hiệu quả kinh tế lớn. Về phương diện vận hành lưới điện
phân phối thì vấn đề bù công suất phản kháng vẫn là 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 bằng các thuật toán
tiến hóa”

Công suất phản kháng do phụ tải yêu cầu mang thuộc tính cảm, để sinh ra
từ trường cần thiết cho quá trình chuyển đổi điện năng, Từ trường xoay chiều
cần một điện năng dao động đó là công suất phản kháng có tính cảm Q. Điện
năng của từ trường dao động dưới dạng dòng điện, khi đi trên dây dẫn nó gây
tổn thất điện năng và tổn thất điện áp không lợi cho lưới điện.

Nguồn điện

Hình 2.1
Muốn giảm được tổn thất điện năng và tổn thất điện áp do từ trường gây
ra người ta đặt tụ điện ngay sát vùng từ trường hình 2.1 Tụ điện gây ra điện
trường xoay chiều, điện trường cũng cần một điện năng dao động - công suất
phản kháng dung tính QC , nhưng ngược về pha so với từ trường. Khi từ trường
phát năng lượng thì điện trường nhận vào và ngược lại. Nhờ đặc tính này mà khi
đặt cạnh nhau điện trường và từ trường tạo mạch dao động, năng lượng của
chúng truyền quan lại cho nhau, chỉ có phần thừa ra Q-QC (dù điện cảm hay
điện dung) mới đi về nguồn điện. Nhờ vậy dòng công suất phản kháng giảm đi.
Công suất phản kháng dung tính đi về nguồn cũng gây tổn thất điện năng như
công suất phản kháng cảm tính, nhưng về điện áp thì nó làm tăng điện áp ở nút
tải so với nguồn (tổn thất điện áp âm). Vì thế khi đặt bù cũng phải tránh không
gây quá bù (QC>Q).

2.2.1.2. Các vấn đề chung trong việc bù cống suất phản kháng:
Việc bù công suất phản kháng gồm 2 loại:
- Bù cưỡng bức:
GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu

Trang 11


Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán
tiến hóa”

+ Còn được gọi là bù kỹ thuật một lượng công suất phản kháng
nhất định để đảm bảo cân bằng công suất phản kháng,công suất này được điều
chỉnh để có thể thích ứng với các chế độ vận hành khác nhau của lưới. Việc
thực hiên bù này thường được thực hiện tại các TBATG 220/110 kv.
+ Một phần công suất bù, thường là phần cố định có thể được phân
tán xuống lưới truyền tải để giảm tổn thất trong lưới. Tuy nhiên,phải hết sức cân
nhắc vì như vậy,độ tin cậy của công suất bù này sẽ bị giảm và để an toàn trong
hệ thống điện phải tăng độ dự trữ công suất phản kháng.
+ Ngoài ra,do vai trò của mình trong hệ thống nên không thể không
có công suất phản kháng lưu thông trên lưới. Tuy nhiên,chính công suất phản
kháng gây nên tổn thất trên lưới, do đó bù cưỡng bức nhầm để giảm thiểu tổn
thất điện năng.
- Bù kinh tế : nhằm giảm tổn thất điện năng và tổn thất điện áp do đó
nâng cao và giảm tổn thất điện năng
Như vậy, việc đặt tụ bù có một số lợi ích sau:
+ Giảm công suất tác dụng yêu cầu ở chế độ max.
+ Giảm nhẹ tải MBA do giảm yêu cầu công suất phản kháng do đó
tăng tuổi thọ MBA.
+ Giảm tổn thất điện năng.

+ Cải thiện hệ số công suất
+ Cân bằng tải.
Như vậy, trong phạm vi bù, vấn đề giảm tổn thất và nâng cao chất lượng
điện năng luôn được thực hiện và có kết quả song hành. Tuy nhiên, khi thực
hiện đặt tụ bù,lưu ý nguy cơ xãy ra cộng hưởng và tự kích thích ở phụ tải dẫn
đến nguy cơ quá áp trong chế độ vận hành min.
Hiện nay, có hai phương pháp đặt tụ bù thường được thực hiện:

GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu

Trang 12


Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán
tiến hóa”

- Bù tập trung ở một số điểm trên lưới trung áp: thường có từ 1 đến 3 vị
trí bù trên mỗi tuyến. với phương pháp này giá thành rẽ do công suất đơn vị
lớn,thuận tiện cho việc lắp đặt, quản lý và vận hành.
- Bù phân tán tại các TBAPP hạ áp,với phương pháp này, hiệu quả cao
hơn do thực hiện bù sâu hơn,nhưng nguy cơ cộng hưởng và tự kích thích rất
cao. Tuy nhiên, hầu hết các thiết bị bù đều được trang bị thiết bị điều khiển tự
động nên nguy cơ trên là hầu như không xãy ra.
là nơi tiêu thụ chủ yếu CSPK. Hệ số công suất của động cơ không đồng bộ phụ
thuộc vào điều kiện làm việc của động cơ,các yếu tố chủ yếu như sau:
- Dung lượng của động cơ càng lớn thì số công suất càng cao,suất tiêu thụ
CSPK càng nhỏ.
2.2.2 Phương pháp tích hợp nguồn phân tán vào lưới điện phân phối
2.2.2.1 Tìm hiểu về nguồn phân tán
Cùng với sự phát triển của nguồn năng lượng thay thế, yếu tố môi trường,

sự phát triển của các công nghệ mới, chất lượng điện năng, độ tin cậy hệ thống
điện …, sự ra đời hệ thống nguồn phân tán (Distributed Generation – DG) là
thiết yếu cho nhu cầu năng lượng đối với một xã hội phát triển, hiện đại nhằm
bổ sung và đáp ứng nhanh chóng nguồn điện cho phụ tải.
Nguồn phân tán DG là nguồn phát có công suất nhỏ (<10MW), được lắp
đặt gần nơi tiêu thụ điện năng nên loại trừ được những chi phí truyền tải và
phân phối không cần thiết. Hơn nữa, nó có thể làm giảm việc sử dụng nhiên liệu
hóa thạch, tăng cường tính linh hoạt của nguồn điện và độ tin cây cung cấp điện,
giảm tổn thất và cải thiện điều kiện điện áp đường dây phân phối.
Lợi ích cơ bản của DG là không phát thải khí hiệu ứng nhà kính cũng như
là không cần tới nhiên liệu hóa thạch. Một lợi ích khác đó là chi phí nhiên liệu
rất nhỏ (hầu như không có đối với điện mặt trời, gió). Điều này sẽ giảm bớt
được chi phí vận hành và rủi ro khi vận hành. Hạn chế lớn nhất đó chính là vốn

GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu

Trang 13


Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán
tiến hóa”

đầu tư ban đầu rất lớn so với các nguồn năng lượng hóa thạch. Bên cạnh đó là
bất lợi về chi phí cho kết nối, đo đếm và cân bằng.
2.2.2.1.2 Các loại nguồn phân tán
• Nhà máy năng lượng mặt trời.
• Nhà máy phong điện
• Nhà máy thuỷ điện nhỏ
• Một số nguồn phân tán khác
2.2.2.1.3 Tác động của nguồn phân tán đối với lưới điện

• Thay đổi tổn thất công suất trên lưới
DG xuất hiện sẽ làm thay đổi dòng công suất trên lưới. Nếu DG đặt giữa
nguồn cấp điện và phụ tải sẽ làm giảm công suất truyền tải từ nguồn tới vị trí
đặt DG do đó làm giảm tổn thất công suất trên đoạn lưới này. Hoặc khi phụ tải
tăng cao thì sự xuất hiện của DG cục bộ gần phụ tải đó sẽ cấp công suất bù vào
lượng tăng thêm đó, điều này đồng nghĩa với việc giảm được lượng công suất từ
nguồn truyền thống tới phụ tải, trong lưới phân phối thì nguồn đó thường là các
trạm biến áp trung gian. Mặt khác, khi phụ tải giảm thấp thì nguồn phân tán lúc
đó có thể cung cấp điện cho lưới điện. Mức độ đóng góp của DG còn tùy thuộc
vào công suất của nó so với nhu cầu tăng thêm của phụ tải.
DG có thể làm giảm hoặc tăng tổn thất công suất trên lưới phụ thuộc vào
vị trí của nó trên lưới và cấu hình của lưới (cấp điện áp, sơ đồ lưới …).

Hình 2.1
GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu

Trang 14


Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán
tiến hóa”

Xét lưới đơn giản như trong hình 2.1, tổng tổn thất công suất trong hệ
thống ∆P=0.22MW.
Tuy nhiên, khi có DG thì lượng công suất đó sẽ giảm đi một lượng chính
là công suất của DG nếu như DG không cung cấp đủ cho phụ tải. Trong trường
hợp này, dòng công suất trên đoạn 2 - 3 sẽ giảm và làm cho tổn thất công suất
trên đoạn này sẽ giảm theo như hình 2.2, tổng tổn thất công suất trong hệ thống
lúc này ∆P2=0.06MW.

Hình 2.2
Với sự có mặt của DG, tổn thất công suất trên đường dây của LPP có thể
được điều chỉnh và có thể được đánh giá thông qua hệ số tổn thất công suất trên
đường dây.
Tuy nhiên, khi có nhiều DG kết nối vào lưới sẽ làm tăng tổn thất trên lưới
như hình 2.3, tổng tổn thất công suất trong hệ thống ∆P=0.22MW.

GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu

Trang 15


Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán
tiến hóa”

Hình 2.3
Trong thực tế thì vị trí của DG được xác định để cho khi đó tổn thất trên
lưới là nhỏ hơn trước khi có DG. Việc xác định tối ưu vị trí đặt và công suất
DG, có xét đến điều kiện vận hành khác nhau của lưới điện, sẽ đem lại kết quả
tốt hơn cho bài toán giảm thiểu tổn thất công suất trên lưới.
• Một số tác động khác đối với lưới điện
- Đặc tính điện áp thay đổi trên toàn lưới phụ thuộc vào công suất tiêu
thụ.
- Quá độ điện áp sẽ xảy ra do việc kết nối và ngắt kết nối các máy phát,
thậm chí là do quá trình vận hành máy phát phân tán.
- Tăng mức độ dòng ngắn mạch sự cố.
- Vấn đề về phối hợp bảo vệ giữa phía máy phát phân tán và lưới điện.
- Chất lượng, độ an toàn và độ tin cậy cung cấp điện.
2.2.2.1.3 Một số yêu cầu kỹ thuật khi kết nối nguồn phân tán vào lưới điện
Khi kết nối máy phát phân tán (DG) với hệ thống điện chúng có thể gây

ra các thay đổi về phương thức vận hành, cấu trúc lưới điện. Điều đó có tác
động đáng kể đến vấn đề điều khiển điện áp, an toàn …
Một số yêu cầu kỹ thuật của Việt Nam :
- Yêu cầu về cân bằng pha: trong chế độ làm việc bình thường, phải đảm bảo
DG không gây ra thành phần thứ tự nghịch của điện áp pha tại điểm đấu nối quá
3% điện áp định mức đối với cấp điện áp 110kV hoặc quá 5% điện áp định mức
đối với cấp điện áp dưới 110 kV.
GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu

Trang 16


Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán
tiến hóa”

- Yêu cầu về sóng hài:
+ Giá trị cực đại cho phép (tính theo giá trị tuyệt đối của dòng điện hoặc
% dòng điện phụ tải tại điểm đấu nối) của tổng độ biến dạng dòng điện các
thành phần sóng hài bậc cao gây ra tùy theo công suất được quy định như sau:
Công suất tới 10kW

Công suất trên 10kW

Công suất trên 50kW

và nhỏ hơn 50kW
1 pha: ≤5A

≤ 20% dòng điện phụ ≤ 12% dòng điện phụ

3 pha: ≤14A

tải

tải

+ Tổng độ biến dạng sóng hài do Đơn vị phân phối điện đo tại điểm đấu
nối theo tiêu chuẩn IEC1000-4-7, kéo dài ít nhất 24 giờ với chu kỳ 10 phút 1
lần. Chậm nhất 06 tháng kể từ thời điểm phát hiện, phải áp dụng các biện pháp
khắc phục để đạt được tổng độ biến dạng sóng hài trong giới hạn cho phép.
- Yêu cầu về hệ số công suất
Sử dụng DG có công suất cực đại từ 80 kW hoặc MBA có dung lượng
100 kVA trở lên cần duy trì hệ số công suất (cosφ) tại điểm đấu nối
không nhỏ hơn 0.85 trừ trường hợp có thỏa thuận khác.
- Yêu cầu đối với tổ máy phát điện đấu nối vào lưới điện phân phối
Tổ máy phát điện đấu nối vào lưới điện phân phối phải đáp ứng các yêu
cầu sau:
+ Máy cắt của tổ máy phát điện tại điểm đấu nối phải có khả năng cắt
dòng điện ngắn mạch lớn nhất cho phép và cách ly được tổ máy ra khỏi lưới
phân phối trong mọi chế độ vận hành.
+ Có khả năng phát công suất tác dụng định mức liên tục trong dải tần số
từ 49Hz đến 51Hz. Trong dải tần số từ 47Hz đến 49Hz, mức giảm công suất
không được vượt quá giá trị tính theo tỷ lệ yêu cầu của mức giảm tần số hệ
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 phải có khả năng phát công suất phản kháng theo đặc tính công
suất của tổ máy và giữ được độ lệch điện áp trong dải quy định.
+ Nhà máy điện đấu nối vào lưới điện phân phối có khả năng cung cấp
công suất phản kháng phải đảm bảo các điều kiện:
•

Có khả năng điều chỉnh liên tục công suất phản kháng phát lên lưới

điện phân phối để điều chỉnh điện áp trên lưới điện phân phối.
•

Có hệ thống kích từ đảm bảo duy trì điện áp đầu ra ổn định trong dải

vận hành của các tổ máy phát điện đấu nối vào lưới điện phân phối.
+ Tổ máy phát điện đấu nối vào lưới điện phân phối phải có khả năng
chịu được mức mất đối xứng điện áp trong hệ thống điện và chịu được thành
phần dòng điện thứ tự không và thứ tự nghịch không nhỏ hơn thời gian loại trừ
ngắn mạch pha –pha và pha – đất gần máy phát bằng bảo vệ dự phòng có liên
hệ với điểm đấu nối.
+ Trong trường hợp điểm đấu nối được trang bị thiết bị tự động đóng lại,
hệ thống rơle bảo 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 phục hoàn toàn.
2.2.3 Điểm mở tối ưu cho lưới điện
Hệ thống điện phân phối truyền tải năng lượng đến các khách hàng từ
những trạm phân phối. Trong khi các đường dây truyền tải và trạm truyền tải
được xây dựng như một mạng lưới, còn các tuyến dây phân phối có cấu trúc
hình tia. Lý do chính để lưới điện vận hành hình tia: đơn giản trong vận hành,
có dòng ngắn mạch bé nên đơn giản hóa các thiết bị đóng cắt và bảo vệ trên các

GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu

Trang 18


Đồ án tốt 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 nằm trên các mạch vòng, do đó trên lưới phân phối có rất
nhiều khóa điện. Một hệ thống phân phối vận hành có chi phí thấp nhất, khi
phải thoả các điều kiện sau:
-

Hình tia.

-

Tất cả các tải đều làm việc.

-

Các thiết bị bảo vệ quá dòng được phối hợp với nhau.

-

Đường dây, máy biến áp và các thiết bị khác vận hành ở giới hạn cho

phép.
-

Điện áp rơi ở mức cho phép…
Biện pháp tận dụng thiết bị có sẵn trên lưới điện để thực hiện việc giảm

tổn thất, đó là tái cấu trúc lưới ñiện thông qua việc chuyển tải bằng cách
đóng/mở các cặp khoá điện để thay đổi cấu trúc mạng. Khi đó dòng công suất
chạy trên các nhánh là khác nhau, dẫn đến tổn thất công suất trên các nhánh
cũng khác nhau. Như vậy lưới điện sẽ vận hành với tổn thất thấp hơn dẫn đến
chi phí thấp, trong khi vẫn thoả mãn các ràng buộc trên.

GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu

Trang 19


Đồ án tốt nghiêp: 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) trong điều kiện luôn
thay đổi của môi trường sống. Thuật toán di truyền là một hướng tiếp cận tính
toán gần đúng, nghĩa là mục tiêu của thuật toán di truyền không nhằm đưa ra lời
giải chính xác tối ưu mà là đưa ra lời giải tương đối tối ưu. Thuật toán di truyền
về bản chất là thuật toán tìm kiếm dựa theo quy luật của quá trình tiến hóa tự
nhiên. Giải thuật kết hợp sự sống sót của cấu trúc khỏe nhất trong số các cấu
trúc biểu diễn các nhiễm sắc thể với một sự trao đổi thông tin được lựa chọn
ngẫu nhiên để tạo thành một thuật toán tìm kiếm. Thuật toán di truyền nằm
trong lĩnh vực tính toán tiến hóa, sử dụng các biểu diễn nhị phân và các sơ đồ để
mô hình hóa sự chọn lọc, lai ghép và đột biến.
Thuật toán chuỗi di truyền được sử dụng nhằm:
- Tối ưu hóa hoặc nâng cao hiệu quả của một hệ thống đang khai thác
Thuật toán chuỗi di truyền có thể được sử dụng để lựa chọn các ràng buộc nhằm
tối ưu hóa hiệu quả của một hệ thống. Thông thường hệ thống này là một hệ
thống thực tế như hệ thống phân phối gas, hệ thống bán hàng cơ động, điều
chuyển vị trí thiết bị ...
- Thử nghiệm hoặc ứng dụng các mô hình định lượng
Đây là khía cạnh ứng dụng ít được nhắc tới trong thuật toán chuỗi di truyền.
Nghiên cứu khoa học về một vấn đề nhất định được coi như một quá trình tác
động qua lại. Mô hình diễn giải hoặc mô tả được thiết lập cùng với việc thu thập
số liệu nhằm thử nghiệm mô hình. Khi tìm ra các kết quả trái ngược, mô hình sẽ
được sửa đổi và quá trình này được lặp lại cho tới khi giải quyết xong vấn đề.

GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu

Trang 20


Đồ 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 Programming) viết tắt là EP.
- Lập trình di truyền (Genetic Programming) viết tắt là GP.
- Các chương trình tiến hóa (Evolution Programs) viết tắt là Eps.
3.1.3 Ưu nhược điểm của thuật toán di truyền
3.1.3.1 Ưu điểm
- Thuật toán di truyền duy trì một tập hợp các lời giải có thể do đó có
nhiều cách để chọn lời giải thích hợp.
- Thuật toán di truyền duyệt xét toàn bộ các lời giải của vấn đề, thay vì
chỉ để ý đến lời giải chính xác và duy nhất như toán học giải thích đã dùng
trước đây.
- Thuật toán di truyền giúp tìm ra lời giải tối ưu.
3.1.3.2 Nhược điểm
- Thuật toán di truyền cổ điển đòi hỏi biểu diễn lời giải dưới dạng nhị
phân.Trong khi đó, lời giải của các bài toán trong thực tế thường có cấu trúc tự
nhiên.
- Các kết quả mà thuật toán di truyền mang lại không được chính xác như
các phương pháp tìm kiếm khác.
- Các cá thể trong quần thể trong thuật toán di truyền chỉ là các chuỗi nhị

phân. Do đó, rất khó khăn 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 sẽ hội tụ sớm
hơn và cuộc tìm kiếm lời giải chấm dứt sau một thời gian ngắn. Những cuộc tìm
kiếm ngắn thường không tạp ra kết quả tốt, cũng giống như những gì đã xảy ra
trong thực tế.
Để khắc phục những nhược điểm trên, Ingo Rechenberg(1973) đã đưa ra
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 lược tiến hóa là một lớp con của việc tìm kiếm trực tiếp rất tự
nhiên (và tối ưu), là những phương thức thuộc vào lớp của những thuật toán tiến
hóa (EAs). Nó sử dụng sự đột biến, sự lai ghép, và sự lựa chọn thích ứng tới
một quần thể của những cá thể chứa những giải pháp được đề xuất theo trình tự

để tiến hóa lặp lại tốt hơn và những giải pháp tốt hơn.
Dữ liệu đặc trưng của từng cá thể là những tham số sẽ được tối ưu hóa
trong một quá trình tiến hóa cơ bản. Những tham số sẽ được sắp xếp trong
những vector của những số thực, những thao tác cho sự lai ghép (tréo hóa) và
đột biến được định nghĩa.
3.2.2 Lịch sử phát triển của thuật toán chiến lược tiến hóa
Chiến lược tiến hóa (ES) được phát triển tại trường đại học Kỹ Thuật
Berlin vào những năm 1960 và 1970 bởi Ingo Rechenberg (Rechenberg 1973).
Hans Peter Schwefel (Schwefel 1981), giới thiệu sự lai ghép và những quần thể
với nhiều hơn một cá thể, và cung cấp được sự so sánh của ES 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 và chiến lược.
- Trong sự tiến hóa không có chiến lược.
- Chiến lược tiến hóa đơn thuần tập trung vào dịch những cơ chế cơ bản
của sự tiến hóa sinh học cho những vấn đề kỹ thuật tối ưu.
3.2.4 Kỹ thuật chiến lược tiến hóa
Nhằm tạo được cá thể tiến hóa nhất trong một quần thể có µ cặp bố mẹ, ta
tiến hành cho lai ghép các cặp bố mẹ. Mỗi cặp bố mẹ được xem là một cặp biến

số. Thực hiện lai ghép để co được λ cá thể con, các cá thể con được lai ghép
theo quy luật :
σ i' = σ i .exp(Γ ' .N (0,1) + Γ.N i (0,1))

(1)

xi' = xi + σ i' .N i (0,1)

(2)

Trong đó: x : biến số
σ : thông số chiến lược
Γ ' = ( 2 n ) −1

và Γ' = ( 2 n ) −1 là tỷ lệ thích ứng.

Việc tái tổ hợp áp dụng các thông số chiến lược và biến đối tượng nói
chung trong chiến lược tiến hóa khác nhau. Lựa chọn một cặp “bố mẹ” ngẫu
nhiên trong quần thể để thực hiện “lai ghép”, kết quả của việc lai ghép này cho
ra một cá thể con.
Các thế hệ vòng lặp của chiến lược tiến hóa được tạo ra bằng cách tái tổ
hợp liên tục các cá thể bố mẹ cho đến khi tạo ra được một tổ hợp λ cá thể con .
Sau đó, các cá thể con được so sánh với tiêu chuẩn đã được đề ra trước đó, nếu
cá thể con nào thỏa mãn được tiêu chuẩn đó sẽ được giữ lại. Sau đó các cá thể
con nào đã được giữ lại sẽ tiếp tục được so sánh với nhau, cá thể con nào đạt
được mục tiêu sẽ trở thành cá thể con tiến hóa nhất, cặp bố mẹ nào tạo ra được

GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu

Trang 23

Đồ án tốt nghiêp: Nghiên cứu tối ưu hóa lưới điện phân phối bằng các thuật toán
tiến hóa”

cá thể con tốt nhất chính là kết quả của phép lai. Các cá thể có tính năng vượt
trội là yếu tố quan trọng của chiến lược tiến hóa.
3.2.5 Bài toán tối ưu tổng quát
Bài toán tối ưu tổng quát được phát biểu như sau:
Cực tiểu (cực đại) hóa hàm:
f(x) → min (max)
với các điều kiện: gi(x)(≤,=,≥)bi (i=1 … m)
xЄX
Hàm f(x) được gọi là hàm mục tiêu, các hàm gi(x) i=1 … m được gọi là
hàm ràng buộc. Mỗi điểm x=(x1, x2, …, xn) được gọi là một phương án tối ưu.
Một phương án x* làm cho hàm mục tiêu đạt cực đại hoặc cực tiểu, cụ 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 thể
bố mẹ
Lai ghép
Cá thể con

Điều kiện
thích nghi

không

có
Quần thể con
Cá thể con tốt
nhất
Kết thúc

- Khởi tạo quần thể bố mẹ: chọn ngẫu nhiên một số lượng cá thể (mỗi cá
thể chỉ có 1 gen duy nhất và 1 gen cũng chỉ phục vụ cho 1 cá thể duy nhất), tập
hợp tất cả các cá thể gọi là quần thể.
- Lai ghép: hình thành các cá thể mới trên cơ sở các cá thể cha – mẹ, bằng
cách ghép một (hay nhiều) đoạn gen của hai (hay nhiều) các thể cha – mẹ với
nhau.
- Điều kiện thích nghi: chọn quần thể mới dựa trên độ thích nghi, các cá
thể có độ thích nghi lớn sẽ được chọn và sẽ lai ghép với nhau tạo ra các cá thể.
GVHD:TS.Nguyễn Hữu Hiếu

Trang 25