Xây Dựng Giải Thuật Heuristic Và Ứng Dụng Phần Mềm Pss/Adept 5.0 Tái Cấu Trúc, Giảm Tổn Thất Công Suất Trong Lưới Điện Phân Phối

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

XÂY DỰNG GIẢI THUẬT HEURISTIC VÀ
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT 5.0
CHO VẤN ĐỀ TÁI CẤU TRÚC
ĐỂ GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG
TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
GVHD: TS. VÕ NGỌC ĐIỀU
SVTH: NGUYỄN ANH LÂM
MSSV: 40901347

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2013

1


LỜI CẢM ƠN
Với sự giúp đỡ tận tình từ các quý thầy cô trong khoa Điện – Điện Tử, từ gia đình, bạn bè và
đặc biệt là thầy Võ Ngọc Điều cùng các thầy ở Bộ môn Hệ Thống Điện đã tạo điều kiện thuận
lợi và hướng dẫn xuyên suốt quá trình thực hiện luận văn, đã giúp em hoàn thành tốt luận văn
tốt nghiệp trong năm nay.
Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy ở bộ môn Hệ Thống Điện, khoa Điện – Điện Tử trường
Đại học Bách Khoa TP.HCM đã quan tâm chỉ bảo, nhờ đó em đã tiếp thu được nhiều kiến
thức quan trọng để thực hiện tốt luận văn này.

Em cũng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã chia sẽ, quan tâm, động viên và luôn
tạo điều kiện tốt nhất trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Và lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy Võ Ngọc Điều, thầy trực tiếp định hướng đề tài và hướng
dẫn cách giải quyết các vấn đề, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất trong quá trình em thực hiện
luận văn.
Mặc dù đã cố hết sức, nhưng luận văn không thể tránh khỏi có thiếu sót, rất mong nhận được
sự góp ý từ quý thầy cô và bạn bè.
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn.

Tp.HCM, Tháng 12 năm 2013
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Anh Lâm

2


TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN
Luận văn tập trung xây dựng giải thuật heuristic và ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT 5.0 vào
bài toán tái cấu trúc để giảm tổn thất công suất tác dụng trong lưới điện phân phối.
Giải thuật heuristic được đề xuất trong luận văn dựa trên sự kết hợp giữa kỹ thuật vòng cắt
của Merlin & Back và kỹ thuật đổi nhánh của Civanlar. Sau khi xây dựng giải thuật tiến hành
ứng dụng giải thuật tìm kiếm cấu trúc tối ưu cho lưới điện mẫu 16 nút, 33 nút và 69 nút.
Phần mềm PSS/ADEPT được giới thiệu trong luận văn tập trung vào giải quyết bài toán tái
cấu trúc lưới điện bằng trình phân tích TOPO Analysis. Sau khi tìm hiểu phần mềm tiến hành
ứng dụng tính năng TOPO của phần mềm tìm cấu trúc tối ưu cho lưới điện mẫu 16 nút, 33
nút, 69 nút. Đồng thời ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT mở rộng cho lưới điện phân phối
nhiều nguồn chính, điển hình luận văn chọn lưới điện mẫu 72 nút với 4 máy biến áp trung
gian để phân tích và tính toán kết quả số.
Dựa trên kết quả thu được, đề xuất áp dụng giải thuật Heuristic xây dựng được và phần mềm
PSS/ADEPT 5.0 tái cấu trúc để giảm tổn thất công suất tác dụng cho lưới điện phân phối thực

tế. Luận văn bước đầu áp dụng cho phát tuyến Tân Quý thuộc địa bàn Quận Tân Bình,
TP.HCM.

3


MỤC LỤC

4


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng

Trang

Bảng 2.1: Phạm vi ứng dụng của các bài toán tái cấu trúc lưới

15

Bảng 2.2: So sánh hiệu quả của một số thuật toán tái cấu trúc cơ bản

23

Bảng 5.1: Quá trình chuyển tải giai đoạn 1 của LĐPP 16 nút không có DG

51

Bảng 5.2: Kết quả chuyển tải giai đoạn 2 LĐPP 16 nút không DG

52

Bảng 5.3: Quá trình chuyển tải giai đoạn 1 cho LĐPP 16 nút có 2 DG

53

Bảng 5.4: Quá trình chuyển tải giai đoạn 2 cho LĐPP 16 nút có 2 DG

55

Bảng 5.5: Quá trình chuyển tải giai đoạn 1 cho LĐPP 16 nút có DG ở nút 9

56

Bảng 5.6: Quá trình chuyển tải giai đoạn 2 cho LĐPP 16 nút có DG ở nút 9

57

Bảng 5.7: Quá trình chuyển tải giai đoạn 1 cho LĐPP 16 nút có DG ở nút 13

59

Bảng 5.8: Quá trình chuyển tải giai đoạn 2 cho LĐPP 16 nút có DG ở nút 13

60

Bảng 5.9: Kết quả so sánh ở lưới 16 nút không DG

61

Bảng 5.10: Kết quả so sánh trên lưới 16 nút có 2 DG

61

Bảng 5.11: Kết quả so sánh trên lưới 16 nút có DG ở nút 9

62

Bảng 5.12: Kết quả so sánh trên lưới 16 nút có DG ở nút 13

62

Bảng 5.13: Chuyển tải giai đoạn 1 LĐPP 33 nút không có DG

64

Bảng 5.14: Chuyển tải giai đoạn 2 LĐPP 33 nút không DG

67

Bảng 5.15: Chuyển tải giai đoạn 1 LĐPP 33 nút có 3 DG

69

Bảng 5.16: Chuyển tải giai đoạn 2 LĐPP 33 nút có 3 DG

71

Bảng 5.17: Kết quả so sánh trên lưới 33 nút không có kết nối DG

72

Bảng 5.18: Kết quả so sánh trên lưới điện 33 nút có kết nối DG

73

Bảng 5.19: Quá trình chuyển tải giai đoạn 1 cho LĐPP 69 nút không liên kết DG

75

Bảng 5.20: Quá trình chuyển tải giai đoạn 2 cho LĐPP 69 nút không liên kết DG

76

Bảng 5.21: Quá trình chuyển tải giai đoạn 1 cho LĐPP 69 nút có liên kết 4 DG

78

Bảng 5.22: Quá trình chuyển tải giai đoạn 2 cho LĐPP 69 nút có liên kết 4 DG

79

Bảng 5.23: Kết quả so sánh trên lưới điện 69 nút không kết nối DG

80

Bảng 5.24: Kết quả so sánh trên lưới điện 69 nút có liên kết DG

80

Bảng 6.1: So sánh kết quả tái cấu trúc LĐPP 72 nút bằng phần mềm
PSS/ADEPT 5.0 và tái cấu trúc LĐPP 72 nút bằng thuật toán trong nghiên cứu
của J.S Savier, Debapriya Das [17].

103

Bảng A.1: Số liệu nhánh của LĐPP 16 nút

115

Bảng A.2: Số liệu tải của LĐPP 16 nút

116
5


Bảng B.1: Thông số nhánh của LĐPP 33 nút

118

Bảng B.2: Thông số nút LĐPP 33 nút

119

Bảng C.1: Thông số nhánh của lưới điện 69 nút

121

Bảng C.2: Thông số tải của lưới điện 69 nút

124

Bảng D.1: Thông số nhánh và tải của lưới điện 72 nút [17]

126

Bảng D.2: Thông số MBA nguồn

129

Bảng E.1: thông số tuyến Tân Quý

130

6


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình

Trang

Hình 2.1: Lưới điện phân phối trung hế và hạ thế

5

Hình 2.2: Các loại nguồn DG kết nối vào LĐPP

7

Hình 2.3: Lưới điện phân phối có liên kết với các nguồn DG

11

Hình 3.1: Sơ đồ cung cấp điện đơn giản

26

Hình 3.2: Sơ đồ LĐPP 1 vòng không có DG

26

Hình 3.3: Sơ đồ LĐPP 1 vòng có DG đặt sau MN

28

Hình 3.4: Sơ đồ LĐPP 1 vòng có DG đặt trước MN

31

Hình 3.5: Hai thành phần của dòng điện nhánh

32

Hình 3.6: LĐPP hở một vòng có 3 DG

32

Hình 3.7: LĐPP có 2 vòng kín

36

Hình 3.8: LĐPP có B máy phát DG

38

Hình 4.1: Lưu đồ thuật toán giảm hàm F

47

Hình 6.1: Sơ đồ cấu trúc LĐPP mẫu 16 nút không kết DG sau khi tái cấu trúc

87

Hình 6.2: Sơ đồ cấu trúc LĐPP mẫu 16 nút có liên kết 2 DG sau khi tái cấu trúc

88

Hình 6.3: Sơ đồ cấu trúc LĐPP mẫu 33 nút không liên kết DG sau khi tái cấu trúc

89

Hình 6.4: Sơ đồ cấu trúc LĐPP mẫu 33 nút có liên kết 3 DG sau khi tái cấu trúc

90

Hình 6.5: Sơ đồ cấu trúc LĐPP mẫu 69 nút không kết nối 4 DG sau khi tái cấu trúc

91

Hình 6.6: Sơ đồ cấu trúc LĐPP mẫu 69 nút kết nối 4 DG sau khi tái cấu trúc

92

Hình 6.7: Thiết lập thông số mạng lưới

94

Hình 6.8: Hộp thoại Network Properties

94

Hình 6.9: Hộp thoại Network Economics

95

Hình 6.10: Thiết lập thông số nguồn

95

Hình 6.11: Thiết lập thông số tải

95

Hình 6.12: Thiết lập thông số dây dẫn

96

Hình 6.13: Thiết lập thông số cho khóa điện

96

Hình 6.14: Thiết lập thông số cho nút

97

Hình 6.15: Cấu hình nhập các thông số cho LĐPP 72 nút bằng thao tác Edit>Grid

97

Hình 6.16: Hộp thoại option – thẻ general: chọn lựa tổng quát cho bài toán phân tích

98

Hình 6.17: Hộp thoại option – thẻ TOPO: các chọn lựa cho bài toán tái cấu trúc LĐPP

99

Hình 6.18: Cấu hình xuất kết quả tổn hao công suất trên các nhánh của LĐPP 72 nút

100

7


Hình 6.19: Cụm phụ tải kết nối với MBA 1

101

Hình 6.20: Cụm phụ tải kết nối với MBA 2

101

Hình 6.21: Cụm phụ tải kết nối với MBA 3.

102

Hình 6.22: Cụm phụ tải kết nối với MBA 4

102

Hình 7.1: Sơ đồ đơn tuyến của một phần tử phụ tải với MBA hạ áp

106

Hình 7.2: Sơ đồ mô phỏng phát tuyến Tân Quý trạng thái ban đầu

108

Hình 7.3: Cấu trúc phát tuyến Tân Quý sau tái cấu trúc

109

Hình 7.4: Kết quả tái cấu trúc phát tuyến Tân Quý bằng phần mềm PSS/ADEPT

109

Hình A.1: Sơ đồ hệ thống 16 nút với 2 DG

115

Hình B.1: Sơ đồ hệ thống 33 nút với 3 DG

117

Hình C.1: Sơ đồ hệ thống 69 nút với 4 DG và 4 tụ bù công suất phản kháng

120

Hình D.1: Sơ đồ lưới điện 72 nút

125

8


CÁC CHỮ VIẾT TẮT
LĐPP

: Lưới điện phân phối

DG

: Distributed generation

DOE

: Ban năng lượng Mỹ

EPRI

: Viện nghiên cứu năng lượng Mỹ

CIGRE

: Hội đồng quốc tế về các hệ thống điện lớn

PV

: Photovoltaic

WT

: Wind turbine

FC

: Fuel cell

ICE

: Internal Combustion Endines

FCO

: Fuse cut out

LBFCO

: Load break fuse cut out

PBCS

: Phân bố công suất

TS

: Tabu Search

ANN

: Artificial Neural Network

GA

: Genetic Algorithm

ES

: Expert System

PSM

: Particle Swarm Method

PSO

: Particle Swarm Optimization

SA

: Simulated Annealing method

ACO

: Ant Colony Optimization

CCĐ

: Cung cấp điện

PSS/ADEPT : Power system Simulator/
Advanced Distribution Engineerging Productivity Tool
MBA

: Máy biến áp

TTĐĐ

: Trung tâm điều độ

9


XÂY DỰNG GIẢI THUẬT HEURISTIC VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT CHO VẤN ĐỀ TÁI
CẤU TRÚC ĐỂ GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU

1.1. Đặt vấn đề

Trong lưới điện phân phối, phụ tải ngày càng tăng lên, trong khi đó cấu trúc của lưới lại
không thay đổi. Từ đó sẽ làm cho tổn thất của của lưới điện tăng lên nếu như vẫn giữ
nguyên cấu trúc. Hiện nay, có nhiều phương pháp giảm tổn thất công suất như: đặt tụ bù tại
các vị trí thích hợp, cải tạo lại lưới điện… Làm như thế đòi hỏi phải đầu tư rất nhiều mà
hiệu quả giảm tổn thất điện năng không đáng kể. Vì vậy, khi tải tăng trong giới hạn cho
phép của lưới điện phân phối, ta có thể dùng phương pháp tái cấu trúc để làm giảm tổn thất
trên đường dây.
Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, việc phát điện và cung cấp
điện cũng là vấn đề được quan tâm đặc biệt, ngoài các nguồn phát điện truyền thống còn có
nhiều nguồn phát điện mới tham gia vào hệ thống điện với mục đích cải thiện tình trạng
thiếu điện như hiện nay, các nguồn năng lượng từ hóa thạch được dự đoán sẽ cạn kiệt trong
tương lai và khi khai thác còn làm ảnh hưởng đến môi trường và tốn kém kinh tế. Các
nguồn năng lượng được xem là tiềm năng và thay thế dần cho các nguồn năng lượng hiện
có là các dạng năng lượng tái tạo, vì khi khai thác sẽ ít làm ô nhiễm môi trường và tái tạo
được. Các nguồn năng lượng này được gọi là nguồn năng lượng sạch và hiện đang được sử
dụng trong hiện tại và tương lai ở dạng các nguồn điện phân phối (Distributed generation –
DG) và đặc biệt phù hợp cho việc cung cấp điện ở các hộ gia đình, vùng cao, vùng xâu,
vùng xa và các vùng hải đảo… và có thể hòa chung và lưới điện quốc gia.
Nguồn điện phân phối (DG) là các máy phát có công suất nhỏ hơn 10MW được nối trực
tiếp vào lưới phân phối trung áp hay hạ áp. Công nghệ DG rất đa dạng: turbine gió, pin
nhiên liệu, thủy điện công suất nhỏ, máy phát động cơ đốt trong, … Việc tái cấu trúc lưới
điện phân phối (LĐPP) sẽ đem lại lợi ích về kinh tế đồng thời tạo ra một cấu trúc tối ưu về
các chỉ số kỹ thuật như: giảm thiểu tổn thất công suất, giảm độ sụt áp, giảm quá tải đường
dây và trạm biến áp, nâng cao độ tin cậy, cải thiện chất lượng điện…
Khi lưới điện phân phối có sự hiện diện của các máy phát DG sẽ đem lại một số lợi ích như
sau:

SVTH: Nguyễn Anh Lâm

10

GVHD: TS. Võ Ngọc Điều


XÂY DỰNG GIẢI THUẬT HEURISTIC VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT CHO VẤN ĐỀ TÁI
CẤU TRÚC ĐỂ GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

 Lợi ích với ngành điện:
− Giảm tổn hao công suất trên đường dây.
− Giảm chi phí vận hành.
− Giảm tải trên đường dây truyền tải.
− Giảm tải trên đường dây phân phối.
− Bình ổn giá điện.
 Lợi ích với người sử dụng điện:
− Cải thiện chất lượng điện năng.
− Cải thiện độ tin cậy cung cấp điện.
− Bình đẳng trong quyền lợi tiêu thụ điện.
 Lợi ích về mặt thương mại:
− Tạo một thị trường điện có tính cạnh tranh cao.
− Cung cấp các dịch vụ khác như: Công suất phản kháng, công suất dự phòng.

Tuy nhiên, khi DG được kết nối vào mạng phân phối, mỗi DG được xem là một nguồn
điện trong lưới điện, vì vậy DG sẽ gây ra một số vấn đề:
− Làm thay đổi phân bố công suất trên mạng điện.
− Làm thay đổi dòng ngắn mạch.
− Gây ra họa tần.
− Cộng hưởng trong hệ thống.
− Thay đổi độ lớn điện áp trên hệ thống.
− Ảnh hưởng đến độ tin cậy.
− Thay đổi tổn hao công suất trên các đường dây.

Chính vì các tác động nêu trên việc kết nối và vận hành LĐPP gặp một số trở ngại. Các
vấn đề nêu trên thường được nghiên cứu độc lập với nhau. Một số nghiên cứu xoay quanh
vấn đề cải thiện điện áp, một số khác hướng đến độ giảm tổn thất hoặc nghiên cứu độ tin
cậy của hệ thống khi có DG kết nối…

SVTH: Nguyễn Anh Lâm

11

GVHD: TS. Võ Ngọc Điều


XÂY DỰNG GIẢI THUẬT HEURISTIC VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT CHO VẤN ĐỀ TÁI
CẤU TRÚC ĐỂ GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

Lưới điện phân phối có đặc điểm về thiết kế và vận hành khác với lưới điện truyền tải.
Lưới điện phân phối phân bố trên điện rộng, thường vận hành không đối xứng và có tổn
thất lớn. Việc giảm tổn thất trên LĐPP chịu tác dụng của rất nhiều yếu tố và đòi hỏi nhiều
biện pháp đồng bộ.
Một số biện pháp giảm tổn thất công suất trên LĐPP:
− Tối ưu hóa các chế độ vận hành lưới điện: tái cấu trúc lưới điện, giám sát tự hoạt

động,…
− Hạn chế vận hành không đối xứng.
− Giảm chiều dài đường dây, cải thiện dây dẫn điện.
− Lắp đặt hệ thống tụ bù công suất phản kháng đảm bảo hệ số công suất cosφ.
− Tăng dung lượng các máy biến áp chịu tải nặng, lựa chọn các máy biến áp có tỷ lệ

tổn thất thất nhất, lõi thép làm bằng vật liệu thép tốt, lắp đặt các máy biến áp 1 pha.

1.2. Mục tiêu và Nhiệm vụ của luận văn
Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu vấn đề: “ Tái cấu trúc để giảm tổn thất công suất
tác dụng trong lưới điện phân phối”.
Luận văn giải quyết các nhiệm vụ chính sau:
− Nghiên cứu vấn đề tái cấu trúc LĐPP.
− Thành lập mô hình toán học cho bài toán tái cấu trúc LĐPP khi không có kết nối DG

và có kết nối DG.
− Xây dựng hàm mục tiêu, áp dụng giải thuật Heuristic để tìm cấu trúc tối ưu cho bài

toán tái cấu trúc.
− Áp dụng giải thuật cho lưới điện mẫu 16 nút, 33 nút và 69 nút.
− Áp dụng phần mền PSS/ADEPT giải quyết bài toán tái cấu trúc LĐPP.
− Mở rộng tái cấu trúc để giảm tổn thất công suất tác dụng trong LĐPP nhiều nguồn

phát chính bằng phần mềm PSS/ADEPT.
− Đề xuất áp dụng giải thuật Heuristic đề xuất và phần mềm PSS/ADEPT tái cấu trúc

LĐPP thực tế, bước đầu áp dụng cho phát tuyến Tân Quý thuộc địa bàn Quận Tân
Bình, TP.HCM.
SVTH: Nguyễn Anh Lâm

12

GVHD: TS. Võ Ngọc Điều


XÂY DỰNG GIẢI THUẬT HEURISTIC VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT CHO VẤN ĐỀ TÁI
CẤU TRÚC ĐỂ GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

1.3. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của luận văn tập trung vào bài toán : “ Tái cấu trúc để giảm tổn thất
công suất tác dụng trong lưới điện phân phối”.

1.4. Phương pháp giải quyết bài toán
Phương pháp giải quyết bài toán sẽ gồm 3 bước:
1. Xây dựng hàm mục tiêu F cực tiểu tổn thất công suất trên LĐPP.
2. Xây dựng giải thuật Heuristic để tìm cấu trúc tối ưu theo hàm mục tiêu F.
3. Sử dụng phần mền PSS/ADEPT để tính toán ra kết quả số.

1.5. Giá trị thực tiễn của luận văn
Khi xây dựng được giải thuật tái cấu trúc LĐPP và cho kết quả phù hợp, luận văn chứng
minh được một lưới điện có cấu trúc thích hợp sẽ giảm được tổn thất công suất từ đó giảm
được chi phí vận hành góp phần giảm được giá thành tiền điện năng cung cấp đến khách
hàng sử dụng điện.

1.6. Bố cục của luận văn
Nội dung Luận văn gồm các chương sau :
Chương 1: Giới thiệu đề tài.
Chương 2: Tổng quan về tái cấu trúc LĐPP.
Chương 3: Cơ sở lý thuyết cho bài toán tái cấu trúc để giảm tổn thất công suất tác dụng
trong LĐPP.
Chương 4: Xây dựng giải thuật Heutistic tái cấu trúc để giảm tổn thất công suất tác
dụng trong LĐPP.
Chương 5: Áp dụng giải thuật Heuristic được đề xuất trên LĐPP mẫu.
Chương 6: Tái cấu trúc để giảm tổn thất công suất tác dụng trong LĐPP mẫu bằng
phần mềm PSS/ADEPT.
Chương 7: tái cấu trúc để giảm tổn thất công suất tác dụng trong LĐPP thực tế.
Chương 8: Kết Luận và đề xuất.

SVTH: Nguyễn Anh Lâm

13

GVHD: TS. Võ Ngọc Điều


XÂY DỰNG GIẢI THUẬT HEURISTIC VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT CHO VẤN ĐỀ TÁI
CẤU TRÚC ĐỂ GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

2.1.

Lưới điện phân phối
Đặc điểm của lưới điện phân phối

2.1.1.

Lưới điện phân phối (LĐPP) sẽ nhận điện từ lưới truyền tải để cung cấp cho nơi tiêu thụ
điện năng. LĐPP có cấu trúc hình tia hoặc mạch vòng nhưng vận hành trong trạng thái hở.
Dòng công suất sẽ đi từ nguồn (hệ thống lưới truyền tải) qua LĐPP đến cung cấp cho phụ
tải. Vì vậy, việc truyền tải điện năng từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ sẽ sinh ra tổn hao trên
lưới truyền tải và mạng phân phối (khoảng 10-15% tổng công suất của hệ thống [3]). Với
cấu trúc mới của LĐPP hiện nay, do có sự tham gia của các DG, dòng công suất không chỉ
đổ về từ lưới truyền tải mà còn lưu thông giữa các phần của mạng phân phối với nhau,
thậm chí đổ ngược về lưới truyền tải.
Lưới phân phối cung cấp điện trực tiếp cho phụ tải trong bán kính khoảng vài chục km trở
lại, có các đặc điểm chính sau:

− Điện áp định mức từ 6kV đến 35kV, đôi khi lên đến 66kV – 100kV[3].
− Tổng chiều dài đường dây và số lượng máy biến áp chiếm tỉ lệ lớn trong toàn bộ hệ

thống lưới điện.
− Kết nối với lưới truyền tải thông qua các trạm trung gian hoặc các trạm khu vực.
− Tổn thất công suất trên lưới phân phối chiếm 5 – 7% tổng công suất của hệ thống

điện[3].

Hình 2.1: Lưới điện phân phối trung thế và hạ thế (hình ảnh từ tài liệu tham khảo [6])

SVTH: Nguyễn Anh Lâm

14

GVHD: TS. Võ Ngọc Điều


XÂY DỰNG GIẢI THUẬT HEURISTIC VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT CHO VẤN ĐỀ TÁI
CẤU TRÚC ĐỂ GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

Nhiệm vụ của lưới điện phân phối

2.1.2.

Lưới điện phân phối có các nhiệm vụ sau:
− Cung cấp phương tiện để truyền tải năng lượng điện đến hộ tiêu thụ.
− Cung cấp phương tiện để các công ty điện lực phục vụ điện năng đến người tiêu thụ

điện.

− Đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện.
− Đảm bảo một số yêu cầu an toàn trong giới hạn cho phép.

Khi có sự tham gia của các DG, mạng phân phối thực hiện tốt hơn các nhiệm vụ nêu trên
mang lại nhiều lợi ích khác như:
− Giảm tải trên lưới điện
− Cải thiện điện áp
− Giảm tổn thất công suất và điện năng.

Mạng phân phối thông dụng được phân loại như sau [6]:
− Hệ thống hình tia.
− Hệ thống vòng phía cao áp – hình tia phía hạ áp
− Hệ thống chọn lọc phía cao áp – hệ thống chọn lọc phía hạ áp
− Hai nguồn phía cao áp – hệ thống chọn lọc phía hạ áp
− Hệ thống mạng hình nút.

Những hệ thống này theo thứ tự có chi phí, tính linh hoạt và độ tin cậy tăng dần, do có
chúng được dùng cho những vùng có mật độ phụ tải tăng dần theo thứ tự trên.
Ở sơ đồ hình tia, điều thuận lợi là mạng lưới điện đơn giản, người sử dụng sẽ nhận điện
năng tại một trong các trạm biến áp đơn sau khi đã hạ cấp điện áp. Thuận lợi cho việc lấp
đặt các máy biến áp, thiết bị bảo vệ và dễ dàng quản lý lưới điện.
Tuy nhiên, ở sơ đồ hình tia có độ sụt áp cao và hiệu quả sử dụng tương đối thấp bởi vì
những đường dây cấp điện bên hạ áp là những nguồn cung cấp đơn. Khi có sự cố ở đường
dây hạ áp, thiết bị bảo vệ sẽ cắt toàn bộ tải trên đường dây đó.

SVTH: Nguyễn Anh Lâm

15

GVHD: TS. Võ Ngọc Điều

XÂY DỰNG GIẢI THUẬT HEURISTIC VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT CHO VẤN ĐỀ TÁI
CẤU TRÚC ĐỂ GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

Turbin gió đã được xây dựng ở Bạc Liêu Việt Nam

Pin mặt trời được sử dụng ngày càng rộng rãi

Thủy điện nhỏ công suất từ 0.3 đến 0.7 MW

Máy phát điện động cơ đốt trong

Hình 2.2: các loại nguồn DG kết nối vào LĐPP
Nguồn phân phối DG ngày càng được ứng dụng nhiều trong lưới điện phân phối vì những
lý do chính sau:
− Thị trường điện đã mở cửa cho các nhà đầu tư tham gia ở tất cả các dạng nguồn năng

lượng.
− Các nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt trong khi ý thức bảo vệ

môi trường của người dân đang tăng lên.
− Một lý do nữa, đó là tình trạng quá tải của các mạng điện đang hiện hữu cùng với sự

phát triển rất nhanh với nhu cầu phụ tải trong khi đó việc xây dựng các nhà máy điện
có công suất lớn cần nhiều thời gian.
SVTH: Nguyễn Anh Lâm

16

GVHD: TS. Võ Ngọc Điều


XÂY DỰNG GIẢI THUẬT HEURISTIC VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT CHO VẤN ĐỀ TÁI
CẤU TRÚC ĐỂ GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

Bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối mà đặc biệt là lưới điện phân phối có liên kết DG
là một sự lựa chọn hấp dẫn đối với việc lập kế hoạch mở rộng và phát triển lưới điện phân
phối trong tương lai. Những nguồn phát phân phối (DG) cùng với cấu trúc phù hợp của
LĐPP sẽ góp phần giảm tổn thất năng lượng, cải thiện chất lượng điện áp và nâng cao độ
tin cậy cung cấp điện,…

2.2.

Tổng quan về nguồn điện phân phối (DG)

2.2.1. Định nghĩa DG

Nguồn điện phân phối DG có nhiều cách định nghĩa, sau đây là một số định nghĩa về DG:
[5], [7]
− Viện nghiên cứu Năng Lượng Điện Mỹ (EPRI): DG là các máy phát có công suất từ

vài kW đến 50MW và các thiết bị tích trữ năng lượng, được đặt gần phụ tải, mạng
phân phối hoặc truyền tải phụ, dưới dạng những nguồn năng lượng phân tán.
− Thụy Điển: Các máy phát có công suất dưới 1500kW là DG.
− Trong thị trường điện nước Anh là xứ Wales: Một nhà máy điện có dung lượng nhỏ

hơn 100MW không được gọi là nguồn điện tập trung. Như vậy, DG được xem là các
máy phát có công suất nhỏ hơn 100MW.
− New Zealand: Các bộ máy phát có công suất nhỏ hơn 5MW thường được xem là DG.

− Úc: Máy phát có công suất nhỏ hơn 30MW gọi là DG.
− Theo Hội Đồng Quốc Tế về các Hệ Thống Điện (CIGRE): các nguồn điện không

phải là nguồn trung tâm, được đặt gần phụ tải và nối vào mạng điện phân phối, có
công suất nhỏ hơn 100MW gọi là DG.
2.2.2. Một số loại nguồn DG

Pin mặt trời (photovoltaic – PV)
Các hệ thống pin mặt trời (PV) chuyển đổi trực tiếp năng lượng mặt trời thành điện
năng mà không cần đến quá trình đốt cháy hoặc tiêu thụ nhiên liệu. Công nghệ này có
chi phí vận hành và bảo trì thấp. Công nghệ PV được sử dụng phổ biến cho những tòa
nhà độc lập và các hệ thống thông tin. PV được xem như một công nghệ tốt nhất cho
các căn hộ và các ứng dụng thương mại nhỏ.

SVTH: Nguyễn Anh Lâm

17

GVHD: TS. Võ Ngọc Điều


XÂY DỰNG GIẢI THUẬT HEURISTIC VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT CHO VẤN ĐỀ TÁI
CẤU TRÚC ĐỂ GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

Máy phát Turbine Gió (wind turbine – WT)
Công nghệ sản xuất điện năng từ năng lượng gió sử dụng các turbine khí động, được
phân ra nhiều cấp [5]:
− Hệ thống có công suất nhỏ hơn 10kW.
− Hệ thống nhỏ có công suất từ 10kW đến 500kW.
− Hệ thống trung bình có công suất từ 100kW đến 500kW.

− Hệ thống lớn có công suất trên 500kW.

Công nghệ WT thích hợp với khu vực nông thôn, vùng biển vì những vùng này có
nguồn năng lượng gió dồi dào và mạng điện phân phối còn thưa thớt.
Pin nhiên liệu (Fuel Cell – FC)
FC có thể chuyển đổi năng lượng hóa học thành điện năng mà không cần đến quá trình
đốt cháy.
Công nghệ FC được phát triển ban đầu cho ngành vũ trụ và sau đó là ngành vận tải. từ
đó, công nghệ này đã cho thấy hiệu quả cao, không gây ra tiếng ồn nhiều, lượng khí thải
NOx, SO, CO rất thấp và có độ tin cậy cao.
Máy phát động cơ đốt trong (Internal Comnustion – ICE)
Công nghệ dùng động cơ đốt trong (ICE) để sản xuất điện năng có thể nói là lâu đời
nhất.công nghệ này sử dụng chu trình đốt cháy dầu diesel và gas để tạo lực cơ học, lực
này quay máy phát điện để sản xuất ra điện năng. Thời gian khởi động và dừng máy
phát nhỏ (khoảng 10s) được sử dụng rộng rãi trong LĐPP.
2.2.3. Các nguồn điện phân tán (DG) có thể khai thác ở Việt Nam

Thủy điện nhỏ
Thủy điện là nguồn năng lượng tái tạo tương đối sạch, ít gây ô nhiễm và giá thành phát
điện thấp.
Tuy nhiên, xét về lâu dài, thủy điện sẽ có tác động không nhỏ đến hệ sinh thái, làm biến
đổi dòng chảy, ảnh hưởng đến đời sống của một bộ phận lớn dân cư và khi hết tuổi thọ,
vấn đề phá dỡ các đập thủy điện cũng không hề đơn giản. Xu hướng thế giới hiện nay là

SVTH: Nguyễn Anh Lâm

18

GVHD: TS. Võ Ngọc Điều

XÂY DỰNG GIẢI THUẬT HEURISTIC VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT CHO VẤN ĐỀ TÁI
CẤU TRÚC ĐỂ GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

không xây dựng các nhà máy thủy điện lớn mà chỉ khai thác ở mức độ nhỏ để quá trình
phát triển được bền vững hơn.
Điện gió
Việt nam có tiềm năng gió lớn nhất khu vực Đông Nam Á với tổng công suất ước tính
đạt 513.-3600 MW. Mật độ năng lượng gió ước đạt 800 – 1400 kWh/m 2/năm tại vùng
duyên hải miền Trung, Tây Nguyên, và duyên hải Nam Bộ, các khu vực khác dưới 500
kWh/m2/năm [5].
Năng lượng gió là nguồn năng lượng tái tạo sạch, than thiện với môi trường và nguồn
phát là vô tận, nhưng nhược điểm chính của nguồn lượng này là vấn đề đầu tư ban đầu
với giá thành còn quá cao (từ 0,06 – 0,1 USD/kWh) [5]. Trong tương lai cùng với sự
phát triển của khoa học công nghệ, dự đoán suất đầu tư cũng như giá thành của điện gió
sẽ giảm dần trong những năm sắp tới.
Năng lượng mặt trời
Việt nam nằm trong vùng nhiệt đới, số giờ nắng trung bình khoảng 2.000 – 2.500
giờ/năm với tổng năng lượng bức xạ mặt trời trung bình khoảng 150 kCal/cm2/năm [5].
Tuy nhiên, hiện tại nguồn năng lượng này chưa được khai thác triệt để do những hạn
chế về công nghệ và giá thành đầu tư.
Năng lượng sinh khối (biomass)
Trên 10% là con số mà năng lượng sinh khối đóng góp vào tổng năng lượng sản xuất
trên thế giới [5]. Việt Nam là nước nông nghiệp, có tiềm năng rất lớn về lĩnh vực này
như năng lượng từ gỗ, củi, rơm rác, phụ phẩm nông nghiệp,…
Địa nhiệt
Là dạng năng lượng khai thác sức nóng từ long đất, Việt Nam có hơn 300 nguồn nước
khoáng nóng có nhiệt độ bề mặt từ 300C đến 1050C, tập trung nhiều tại Tây Bắc, Trung
Bộ. Dự đoán đến năm 2020 có thể phát triển 200MW [5]. Hạn chế lớn nhất của nguồn
này chính là vấn đề công nghệ cũng như giá thành sản phẩm.

SVTH: Nguyễn Anh Lâm

19

GVHD: TS. Võ Ngọc Điều


XÂY DỰNG GIẢI THUẬT HEURISTIC VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT CHO VẤN ĐỀ TÁI
CẤU TRÚC ĐỂ GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

Hình 2.3: Lưới điện phân phối có liên kết với các nguồn DG

2.3.

Tái cấu trúc lưới điện phân phối

Khi lưới điện được vận hành hở, tổn thất năng lượng luôn lớn hơn và chất lượng điện năng
luôn kém hơn một lưới điện vận hành kín. Khi sự cố, thời gian tái lập việc cung cấp điện
của lưới điện vận hành hở sẽ lâu hơn do cần có thời gian chuyển tải qua các tuyến dây
khác.
Tuy nhiên, do tính chất khác nhau cơ bản giữa lưới phân phối và truyền tải:
− Số lượng phần tử như phát tuyến, nhánh rẽ, thiết bị bù, phụ tải của lưới phân phối

nhiều hơn lưới truyền tải từ 5 đến 7 lần nhưng mức đầu tư chỉ hơn từ 2 – 2,5 lần [19].
− Có rất nhiều khách hàng tiêu thụ điện năng với công suất nhỏ và phân bố trên diện

rộng.
Khi có sự cố, mức độ thiệt hại do gián đoạn cung cấp điện ở lưới điện phân phối gây ra
cũng ít hơn so với sự cố của lưới điện truyền tải. Và vì những đặc trưng trên nên LĐPP

luôn được vận hành theo cấu trúc tia mặc dù có cấu trúc mạch vòng, LĐPP vận hành tia có
một số ưu điểm:
− Khi vận hành với cấu trúc hình tia thì tổng trở của LĐPP lớn hơn nhiều so với vận

hành vòng kín nên dòng ngắn mạch sẽ nhỏ hơn khi có sự cố. Vì vậy chỉ cần chọn các
thiết bị đóng cắt có dòng ngắn mạch bé, các thiết bị bảo vệ chỉ cần dùng cầu chì tự
rơi (FCO: Fuse cut out) hoặc cầu chì tự rơi kết hợp cắt có tải (LBFCO: Load break
SVTH: Nguyễn Anh Lâm

20

GVHD: TS. Võ Ngọc Điều


XÂY DỰNG GIẢI THUẬT HEURISTIC VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT CHO VẤN ĐỀ TÁI
CẤU TRÚC ĐỂ GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

fuse cut out) để bảo vệ các nhánh rẽ hình tia trên cùng một đoạn trục và phối hợp với
recloser để tránh sự cố thoáng qua. Điều này sẽ dẫn đến vốn đầu tư xây dựng LĐPP
giảm đáng kể.
− Do vận hành với cấu trúc hình tia, nên dễ dàng cô lập sự cố, hạn chế được sự ảnh

hưởng của sự cố đến khu vực khác nên sẽ giảm được thiệt hại cho khách hàng sử
dụng điện.
− Với cấu trúc vận hành hình tia sẽ dễ dàng và thuận tiện cho việc điều khiển điện áp

trên từng tuyến dây.
Và nếu chỉ xem xét đến giá thành xây dựng mới lưới điện phân phối, thì phương án kinh tế
cũng sẽ là lưới điện hình tia.
Khi LĐPP có liên kết DG

Khi có các DG, việc vận hành LĐPP trở nên phức tạp hơn nhưng chắc chắn độ tin cậy
cung cấp điện của hệ thống phân phối, chất lượng điện năng cũng như tổn thất công suất sẽ
cải thiện đáng kể. Tuy nhiên bài toán tái cấu trúc LĐPP lúc này sẽ phải đối mặt với những
tình huống có thể xảy ra như sau:
1) Trạng thái vận hành có tổn thất công suất bé nhất khi LĐPP có một hay nhiều DG.

Trong trạng thái này các DG sẽ được huy động hết công suất nếu là các DG thủy
điện không có hồ chứa, gió hay năng lượng mặt trời không có bộ pin nhiên liệu. Đối
với các DG dùng nhiêu liệu chất đốt có thể dự trữ được sẽ phát công suất theo yêu
cầu của đơn vị quản lý lưới hay nhà quản lý DG để đạt hiệu quả kinh tế của họ.
2) Trạng thái vận hành khi bị sự cố một hay nhiều tuyến dây, khi đó bài toán tái cấu

trúc lưới điện phân phối sẽ có mục tiêu là chống quá tải các tuyến dây còn lại cũng
như phải sa thải phụ tải nếu cần. Trong trường hợp này, các DG sẽ được huy động tối
đa để đạt được mục tiêu là chống quá tải tuyến dây và tối thiểu số phụ tải mất điện.
3) Trạng thái vận hành lưới điện phân phối khi các nguồn chính của công ty truyền tải

bị thiếu hụt công suất. Trong trường hợp này, các DG sẽ được huy động công suất
phối hợp với các nguồn điện chính (các trạm biến áp trung gian 110/22 – 15 kV hay
110/35kV) để giảm áp lực cho nguồn chính và hạn chế số phụ tải bị mất điện do sa
thải phụ tải.

SVTH: Nguyễn Anh Lâm

21

GVHD: TS. Võ Ngọc Điều


XÂY DỰNG GIẢI THUẬT HEURISTIC VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT CHO VẤN ĐỀ TÁI

CẤU TRÚC ĐỂ GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

Trong luận văn này, mục tiêu tái cấu trúc lưới điện LĐPP sẽ giải quyết bài toán tối ưu tổn
thất công suất tác dụng thông qua mô hình toán học, giải thuật Heuristic và dùng phần
mềm PSS/ADEPT 5.0 để tính toán kết quả số cho các LĐPP được đề cập.

2.4.

Các bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối

Bài toán 1: Tìm cấu trúc lưới điện phân phối tối ưu theo hàm mục tiêu cực tiểu chi phí vận
hành theo đồ thị phụ tải.
Bài toán 2: Tìm cấu trúc lưới điện phân phối tối ưu theo hàm mục tiêu cực tiểu tổn thất
năng lượng trên lưới điện theo đồ thị phụ tải.
Bài toán 3: Tái cấu trúc lưới điện để tổn thất công suất bé nhất.
Bài toán 4: Tìm cấu trúc lưới điện phân phối tối ưu theo hàm mục tiêu cân bằng tải.
Bài toán 5: Khôi phục lưới điện sau sự cố hay cắt điện sửa chữa.
Bài toán 6: Xác định cấu trúc lưới điện theo nhiều mục tiêu.
Bài toán 1 phù hợp với các lưới điện phức tạp, được trang bị các khóa điện hiện đại, có khả
năng đóng mở có tải, được điều khiển từ xa như recloser, hay nói cách khác bài toán 1 nên
dùng cho lưới có chi phí chuyển tải và giá tổn thất năng lượng gần bằng nhau.
Tuy nhiên không phải LĐPP nào cũng trang bị những khóa chuyển tải đắt tiền, có khả
năng đóng cắt có tải và điều khiển từ xa. Các lưới điện đơn giản được trang bị các khóa
điện chuyển tải phần nhiều trên lưới như FCO, LBFCO, … thì bài toán 2 thích hợp hơn.
Nghiên cứu các giải thuật giải bài toán 1 và bài toán 2 là hết sức phức tạp. Để cho đơn giản
hơn, mục tiêu được điều chỉnh lại là cực tiểu tổn thất công suất. Đây chính là lý do xuất
hiện them bài toán 3 “xác định cấu trúc lưới điện phân phối có tổn thất công suất bé nhất”.
Đã có rất nhiều các nghiên cứu giải quyết bài toán 3 trên LĐPP mà tiêu biểu nhất là lời giải
của Merlin và Back hay của Civanlar [1], chúng tạo thành hai hướng nghiên cứu chính
trong bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối.

Bài toán 4 thường được áp dụng tại những khu vực có sự tăng trưởng phụ tải nhanh chóng.
Khi đó để tránh quá tải đường dây và máy biến áp nguồn cần phải có cấu trúc lưới điện
phù hợp để tải được lượng công suất lớn nhất mà số lượng các phần tử quá tải trong lưới
điện là bé nhất.

SVTH: Nguyễn Anh Lâm

22

GVHD: TS. Võ Ngọc Điều


XÂY DỰNG GIẢI THUẬT HEURISTIC VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT CHO VẤN ĐỀ TÁI
CẤU TRÚC ĐỂ GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

Bài toán 5 tái cấu trúc lưới điện phân phối sau sự cố cũng không kém phần quan trọng, và
đã có rất nhiều nghiên cứu khoa học về vấn đề này. Các giải thuật tập trung chủ yếu vào
vấn đề sử dụng hàm mục tiêu cân bằng tải và giảm số lần thao tác các khóa để khôi phục
lưới điện.
Bài toán 6 là tái cấu trúc LĐPP theo hàm đa mục tiêu. Trong rất nhiều mục tiêu vận hành
mà người điều độ viên phải lựa chọn sao cho phù hợp với các đặc tính của lưới điện tại khu
vực mà mình đang trực tiếp vận hành. Tuy nhiên, chỉ chọn duy nhất một mục tiêu điều
khiển theo từng thời điểm tỏ ra khó có tính thuyết phục đối với người vận hành hơn khi
cùng lúc thỏa mãn nhiều mục tiêu.
Bài toán 3 – Tái cấu trúc lưới điện giảm tổn thất công suất tác dụng
Bài toán tái cấu trúc LĐPP với hàm mục tiêu giảm tổn thất công suất tác dụng – bài toán 3
là một bài toán quan trọng, làm nền tảng hầu như cho tất cả các bài toán khác trong hệ
thống các bài toán tái cấu trúc lưới.
Các bài toán xác định cấu trúc vận hành của một lưới điện phân phối cực tiểu tổn thất năng
lượng hay cực tiểu chi phí vận hành thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật vận hành luôn là bài

toán quan trọng và kinh điển trong vận hành hệ thống điện.

SVTH: Nguyễn Anh Lâm

23

GVHD: TS. Võ Ngọc Điều


XÂY DỰNG GIẢI THUẬT HEURISTIC VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT CHO VẤN ĐỀ TÁI
CẤU TRÚC ĐỂ GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

Bảng 2.1: Phạm vi ứng dụng của các bài toán tái cấu trúc lưới

Đặc điểm lưới điện

Tên bài toán

1

2

Chi phí chuyển tải thấp, không mất điện khi 
chuyển tải


Chi phí chuyển tải cao, mất điện khi chuyển tải
Lưới điện ít bị quá tải


4

5











Lưới điện thường xuyên bị quá tải
Lưới điện hầu như không quá tải

3











6






Trong luận văn này, bài toán 3 được phân tích và thực hiện lời giải trong các điều kiện của
lưới điện phân phối.

2.5.

Thực trạng lưới điện phân phối tại Việt Nam

Do điều kiện địa lý cũng như lịch sữ Việt Nam, hệ thống điện Việt Nam nói chung phân bố
rộng với nhiều cấp điện áp và thiết bị không đồng bộ. Trong những năm gần đây, cùng với
sự phát triển nhanh về kinh tế dẫn đến nhu cầu sử dụng điện tăng vượt bậc không những về
số lượng phụ tải mà đòi hỏi chất lượng điện năng cung cấp cũng cao hơn. Điều này đòi hỏi
điện lực Việt Nam phải đổi mới về cách thức quản lý – điều hành, về thiết bị, công nghệ,
xây dựng nhiều nhà máy phát điện, xây dựng nâng cấp và mở rộng LĐPP … Nhưng vẫn
không đáp ứng kịp với nhu cầu sử dụng điện, đặc biệt lưới điện phân phối vẫn còn tồn tại
một số hạn chế sau:
− Vẫn tồn tại nhiều cấp điện áp trên LĐPP (6,6kV, 10kV, 22kV, 35kV) [3].
− Các thiết bị đóng cắt, chuyển mạch cho lưới phân phối như Recloser, LBS có số

lượng lớn và không được vận hành điều khiển từ xa nên tốn nhiều thời gian trong
công tác vận hành.
− Lưới điện phân phối được phân bố rộng, cung cấp điện trực tiếp cho nhiều loại phụ

tải khác nhau. Nên chịu tác động lớn của địa hình phân bố, điều kiện khí hậu của
từng vùng miền.

2.6.
2.2.1.6.1.

Các nghiên cứu khoa học về tái cấu trúc lưới phân phối
Giới thiệu

Vấn đề tái cấu trúc hệ thống cũng tương tự như việc tính toán phân bố công suất tối ưu.
Tuy nhiên, tái cấu trúc yêu cầu một khối lượng tính toán lớn do có nhiều biến số tác động
SVTH: Nguyễn Anh Lâm

24

GVHD: TS. Võ Ngọc Điều


XÂY DỰNG GIẢI THUẬT HEURISTIC VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT CHO VẤN ĐỀ TÁI
CẤU TRÚC ĐỂ GIẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

đến các trạng thái khóa điện và điều kiện vận hành như: LĐPP phải vận hành hở, không
quá tải máy biến áp, đường dây, thiết bị đóng cắt …và sụt áp tại hộ tiêu thụ trong phạm vi
cho phép.
Do đó, khi tiếp cận bài toán tái cấu trúc, cần sử dụng các phương pháp tìm kiếm tối ưu sẽ
cho kết quả tốt hơn. Các phương pháp tìm kiếm tối ưu thường được sử dụng cho bài toán
tái cấu trúc như: Phương pháp Heuristic tối ưu hóa, Hệ chuyên gia…
Hiện nay có hai phương pháp phổ biến trong nghiên cứu bài toán tái cấu trúc LĐPP là
thuật toán của Merlin và Back (kỹ thuật vòng cắt) đại diện cho phương pháp heuristic kết
hợp với kỹ thuật tối ưu và thuật toán của Civanlar (kỹ thuật đổi nhánh) đại diện cho
phương pháp thuần túy heuristic [1], [8].
Về bản chất, heuristic là phương pháp giải quyết vấn đề bằng cách đánh giá kinh nghiệm

và tìm kiếm giải pháp tối ưu thông qua các phép thử nghiệm trong quá trình tìm kiếm, và là
các quy luật dùng để chọn những cấu hình nào có nhiều khả năng nhất để dẫn đến một giải
pháp chấp nhận được. Tuy nhiên do dựa vào kinh nghiệm hoặc trực giác nên heuristic có
thể dẫn đến một thuật toán tìm kiếm chỉ đạt được giải pháp gần tối ưu thậm chí có thể
không tìm được giải pháp nào. Đây là một hạn chế thuộc về bản chất tìm kiếm heuristic.
Do vậy, để hạn chế nhược điểm này, cần phải kết hợp heuristic với các kỹ thuật tối ưu hoặc
dựa trên đặc điểm thực tế của đối tượng nghiên cứu. Với bài toán tái cấu trúc LĐPP, nhiều
nghiên cứu đã cho thấy: việc kết hợp giữa heuristic và tối ưu hóa tuy tốn nhiều thời gian
tính toán nhưng lại có khả năng xác định được cấu trúc lưới điện đạt cực tiểu tổn thất công
suất và không phụ thuộc vào cấu trúc ban đầu. đại diện cho nhóm thuật toán này là nghiên
cứu của Merlin & Back [8], và nghiên cứu của Civanlar.
2.2.1.6.2

Phương pháp Heuristic tối ưu hóa

Một số phương pháp đã được đề xuất để giải quyết vấn đề tái cấu trúc. Trong năm 1975,
Merlin và Back [1] đề xuất một phương pháp heuristic có ràng buộc để xác định các cấu
trúc lưới cho tổn thất tối thiểu trên đường dây. Để có cấu trúc hình tia, tác giả đã lần lượt
loại bỏ những nhánh có dòng công suất chạy qua bé nhất, quá trình sẽ chấm dứt khi lưới
điện đạt được trạng thái vận hành hở. Trong quá trình thực hiện, thuật toán không tính mức
giảm ΔP khi phân bố lại phụ tải cho từng bước mà chỉ xét đến dòng chạy qua khóa điện.
Thuật toán không tính tổn thất ΔP để so sánh lựa chọn cấu hình tối ưu vì đã xuất phát từ
điều kiện mở nhánh có dòng bé nhất để mức tổn thất ΔP là bé nhất.

SVTH: Nguyễn Anh Lâm

25

GVHD: TS. Võ Ngọc Điều