Xây dựng thuật toán trí tuệ nhân tạo cho bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Nguyễn Tùng Linh

XÂY DỰNG THUẬT TOÁN TRÍ TUỆ NHÂN TẠO
CHO BÀI TOÁN TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA

Hà Nội - Năm 2018

i


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Nguyễn Tùng Linh

XÂY DỰNG THUẬT TOÁN TRÍ TUỆ NHÂN TẠO
CHO BÀI TOÁN TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

Chuyên ngành:

Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Mã số:

62 52 02 16

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. PGS.TSKH PHẠM THƯỢNG CÁT
2.PGS.TS TRƯƠNG VIỆT ANH

Hà Nội - Năm 2018

ii


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả được
viết chung với các tác giả khác đều được sự đồng ý của đồng tác giả trước khi đưa
vào luận án. Các kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận án

Nguyễn Tùng Linh

iii

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo Học viện Khoa học và
Công nghệ, Viện Công nghệ thông tin - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt
Nam, Phòng Công nghệ tự động hóa đã tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình học
tập, nghiên cứu.
Tôi xin được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới người thầy quá cố
PGS.TSKH.Phạm Thượng Cát và thầy hướng dẫn PGSTS. Trương Việt Anh, hai
thầy đã định hướng và tận tình hướng dẫn để tôi có thể hoàn thành luận án.
Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Điện lực và Phòng Đào tạo Sau
Đại học và các đơn vị trong Nhà trường đã quan tâm giúp đỡ, tạo điều kiện để tôi có
thể thực hiện nghiên cứu.
Tôi xin cảm ơn các cán bộ Phòng Công nghệ Tự động hóa – Viện Công nghệ
thông tin, các đồng nghiệp thuộc Khoa kỹ thuật điều khiển tự động hóa, khoa Kỹ
Thuật Điện trường Đại học Điện lực đã động viên và trao đổi kinh nghiệm trong
quá trình hoàn thành luận án.
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn đến gia đình, người thân, các bạn đồng
nghiệp những người luôn dành cho tôi những tình cảm nồng ấm, luôn động viên và
sẻ chia những lúc khó khăn trong cuộc sống và tạo điều kiện tốt nhất để tôi có thể
hoàn thành quá trình nghiên cứu.
Hà Nội, ngày ….tháng 03 năm 2018
Tác giả luận án

Nguyễn Tùng Linh

iv


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i

LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... iv
MỤC LỤC ..................................................................................................................v
DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT ......................................................... vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..................................................................................... ix
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................x
MỞ ĐẦU ................................................................................................................. xii
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ BÀI TOÁN TÁI
CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ..................................................................1
1.1 Giới thiệu tổng quan lưới điện phân phối ...........................................................1
1.1.1

Đặc điểm lưới điện phân phối .........................................................................1

1.1.2

Giới thiệu bài toán tái cấu trúc lưới điện ........................................................4

1.1.3

Hiện trạng lưới điện phân phối Việt Nam .....................................................13

1.1.4

Mô hình bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối ........................................14

1.2 Tổng quát các nghiên cứu giải bài toán tái cấu trúc với hàm mục tiêu giảm tổn
thất công suất.............................................................................................................17
1.2.1

Kết hợp heuristics và tối ưu hóa....................................................................17

1.2.2

Các thuật toán thuần túy dựa trên Heuristics ................................................20

1.2.3

Các thuật toán dựa trên trí tuệ nhân tạo ........................................................23

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP HEURISTIC CHO BÀI TOÁN TÁI CẤU
TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI .........................................................................32
2.1 Phương pháp Heuristic cho bài toán tái cấu trúc lưới điện ..............................32
2.1.1

Giới thiệu.......................................................................................................32

2.1.2

Mô hình bài toán tái cấu trúc lưới điện .........................................................33

2.2 Đề xuất thuật toán Heuristic cho bài toán tái cấu trúc lưới điện ......................41
2.2.1

Hàm mục tiêu của bài toán ............................................................................41

2.3 Mô phỏng và đánh giá kết quả nghiên cứu.......................................................48
2.3.1

Mô phỏng kết quả nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của tụ bù đến tái cấu trúc

lưới điện phân phối....................................................................................................48

v


2.3.2

Mô phỏng kết quả nghiên cứu của thuật toán đề xuất ..................................50

2.3.3 Đánh giá kết quả mô phỏng: ............................................................................59
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP META HEURISTIC CHO BÀI TOÁN TÁI
CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ................................................................62
3.1 Phương pháp sử dụng thuật toán mô phỏng luyện kim (SA) cho bài toán tái cấu
trúc lưới điện phân phối ............................................................................................62
3. 1.1Giới thiệu thuật toán mô phỏng luyện kim ......................................................62
3.1.2 Đề xuất cải tiến thuật toán SA cho bài toán tái cấu trúc lưới điện ...................68
3. 2 Kiểm tra và đánh giá kết quả trên lưới mẫu IEEE .............................................76
CHƯƠNG 4 THUẬT TOÁN DI TRUYỀN CHO BÀI TOÁN TÁI CẤU TRÚC
LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CÓ XÉT ĐẾN QUY HOẠCH NGUỒN ĐIỆN
PHÂN TÁN ..............................................................................................................84
4.1 Áp dụng thuật toán di truyền cho bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối .......84
4.1.1 Giới thiệu thuật toán di truyền .........................................................................84
4.1.2 Một số tính chất của thuật toán di truyền .........................................................85
4.1.3 Một số nghiên cứu liên quan ............................................................................85
4.2 Phương pháp đề xuất ...........................................................................................87
4.2.1 Mô tả bài toán và hàm mục tiêu .......................................................................87
4.2.2 Đề xuất phương pháp sử dụng thuật toán GA cho bài toán tái cấu trúc lưới
điện phân phối ...........................................................................................................90
4.3 Kiểm tra và đánh giá kết quả trên lưới mẫu IEEE ..............................................99
4.4 Kết luận chương ................................................................................................113

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................................115
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ...........................................116
TÀI LIỆU THAM KHẢO

vi


DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Đơn vị tính

Ý nghĩa

P,Q

kW, KvAr

Công suất trung bình tại nút

P",Q"

kW, kVAr

Công suất trung bình cần chuyển tải

Pi

kW

Qi

kVAr

Vi

kV

Công suất tác dụng trên nhánh i
Công suất phản kháng trên nhánh i
Điện áp tại nút i
Hàm năng lượng của thuật toán SA

C(x)
Ili

A, kA

Dòng điện khi chưa kết nối DG

IDG

A, kA

Dòng khi DG hoạt động;

PDgi

kW

R(i,i+1)

Ω

ΔPi:

kW

Tổn thất công suất tác dụng trên nhánh thứ i

Ploss

kW

Tổn thất công suất tác dụng của hệ thống;

PDGjmax

kW

Công suất phát lớn nhất của nguồn điện phân tán thứ j

RMNLoop

Ω

Simax

kVA

Khả năng mang tải của nhánh thứ i

PL

kW

Hàm tổn thất công suất tác dụng

IPi, IQi

A, kA

Dòng thành phần của nhánh thứ i trong lưới có n nhánh

IPlDG , IQlDG

A, kA

Các thành phần dòng điện của DG thứ l trong lưới

 ft

0,1

Công suất của nguồn điện phân tán
Điện trở dây giữa nút i và nút i+1

Tổng điện trở các nhánh trong vòng kín MN

1 nếu đường dây ft làm việc, 0 nếu đường dây ft không

làm việc

n

Số nút tải có trên lưới.

Cij

Hệ số trọng lượng của tổn thất trên nhánh ij

Lij

Tổn thất của nhánh nối từ nút i đến nút j

Sij

Dòng công suất trên nhánh ij

Dj

Nhu cầu công suất điện tại nút j

DVij

Sụt áp trên nhánh ij

vii


Sft

Dòng công suất trên đường dây ft

ft

Các đường dây được cung cấp điện từ máy biến áp t
Hằng số thích nghi,

Ti

Nhiệt độ tại lần tính thứ i.

C(x)

Hàm năng lượng của thuật toán SA

GA

Thuật toán di truyền

SA

Thuật toán mô phỏng luyện kim

DG

Nguồn điện phân tán

IEEE

Institute of Electrical and Electronics Engineers

viii


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Phạm vi ứng dụng của bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối ...............6
Bảng 2.1 Nhánh trên sơ đồ 32 ...................................................................................35
Bảng 2.3 Thông số lưới điện và tụ bù ......................................................................48
Bảng 2.4 Kết quả cấu trúc lưới điện ........................................................................48
Bảng 2.5 Quá trình phân bố phụ tải giai đoạn 1 lưới điện 16 nút không có DG ......52
Bảng 2.6 Quá trình phân bố phụ tải giai đoạn 1 của lưới điện 16 nút có 2 DG ........53
Bảng 2.7 Quá trình phân bố phụ tải giai đoạn 1 lưới điện 16 nút có DG nút 9 .......55
Bảng 2.8 Quá trình phân bố phụ tải giai đoạn 1 lưới điện 16 nút có DG nút 13 ......56
Bảng 2.9 Kết quả tổng kết khảo sát trên lưới điện phân phối 16 nút ........................56
Bảng 2.10 Thông số các DG [11]..............................................................................57
Bảng 2.11 Bảng so sánh trước và sau khi tái cấu trúc lưới điện 33 nút ....................57
Bảng 2.12 Bảng so sánh trước và sau khi tái cấu trúc lưới điện 69 nút ....................59
Bảng 3.1 So sánh quá trình vật lý và bài toán tối ưu ................................................64
Bảng 3.2 So sánh thuật toán SA với các thuật toán khác ..........................................78
Bảng 3.3 Bảng tổng hợp so sánh phương pháp đề xuất với phương pháp khác .......80
Bảng 3.4 Thông số các DG [11]................................................................................81
Bảng 3.5 So sánh thuật toán SA với PSO và PSS/ADEPT trên lưới 33 nút .............82
Bảng 4.1 Kết quả thực hiện bằng hai phương pháp trên hệ thống 16 nút ...............101
Bảng 4.2 Kết quả thực hiện trên hệ thống 16 nút....................................................101
Bảng 4.3 Kết quả thực hiện trên mạng 33 nút bằng phương pháp 1 .......................106
Bảng 4.4 Kết quả thực hiện hai giai đoạn trên hệ thống 33 nút ..............................107
Bảng 4.5 So sánh kết quả thực hiện với cấu trúc ban đầu ......................................109
Bảng 4.6 So sánh kết quả thực hiện với một số phương pháp ................................110

Bảng 4.7 Kết quả thực hiện hai giai đoạn trên lưới điện phân phối 69 nút ............112
Bảng 4.8 So sánh kết quả thực hiện với các phương pháp trên LĐPP 69 nút ........113

ix


DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Vị trí vai trò của lưới điện phân phối ...........................................................2
Hình 1.2 Mô hình lưới điện phân phối [11] ................................................................3
Hình 1.3 Sơ đồ điều khiển online bài toán tái cấu trúc lưới điện ………………... 4
Hình 1.4 Phân loại bài toán tái cấu trúc theo phương pháp nghiên cứu .....................6
Hình 1.5 Lưu đồ thuật toán của Chen và Cho [9] ......................................................8
Hình 1.6 Lưu đồ thuật toán của Rubin Taleski và Dragoslav [90] ............................9
Hình 1.7 Sơ đồ đánh giá lưới điện phân phối của R.E.Lee và C.L.Brooks ...............6
Hình 1.8 Thuật toán của Merlin và Back được Shirmohammadi [80] cải tiến ...........8
Hình 1.9 Sơ đồ thuật toán của Civanlar và các cộng sự [17]. ...................................22
Hình 1.10 Mô phỏng thuật toán đàn kiến (ACS). .....................................................27
Hình 1.11 Sơ đồ chung của phương pháp bầy đàn (PSO). .......................................29
Hình 2.1 Lưới điện phân phối tổng quát ...................................................................33
Hình 2.2 Lưới điện 32 nút 37 nhánh của nút Baran [11] .........................................35
Hình 2.3 Thành phần của dòng điện vận hành hở có tụ bù và máy phát phân tán ...36
Hình 2.4 Mạch vòng lưới điện phân phối .................................................................36
Hình 2.5 Quá trình chuyển mạch đóng/cắt phân bố phụ tải......................................36
Hình 2.6. Lưới điện phân phối gồm máy phát và tụ bù ............................................39
Hình 2.7 Sơ đồ thuật toán tái cấu trúc lưới điện có DG và tụ bù tìm P bé nhất .....46
Hình 2.8 Sơ đồ lưới điện đơn giản xét ảnh hưởng tụ bù ...........................................48
Hình 2.9 Sơ đồ lưới điện phân phối 3 nguồn ............................................................49
Hình 2.10 Sơ đồ lưới điện 16 nút – IEEE .................................................................51
Hình 2.11 Sơ đồ mạng 1 nguồn 33 nút có 4 DG [11] ...............................................57

Hình 2.12 Sơ đồ lưới điện phân phối 69 nút IEEE ...................................................58
Hình 3.1 Mô hình không gian của thuật toán SA......................................................63
Hình 3.2 Lưới điện IEEE gồm 3 nguồn.(a,b là sơ đồ trước, sau khi tái cấu trúc) ....70
Hình 3.3 Sơ đồ thuật toán SA cho bài toán tái cấu trúc lưới điện.............................73
Hình 3.4 Sơ đồ lưới điện có kết nối nguồn phân tán ................................................74
Hình 3.5 Sơ đồ thuật toán SA cho bài toán tái cấu trúc lưới điện có xét DG ...........76
Hình 3.6 Lưới điện mẫu 33 nút IEEE - Baran & Wu ...............................................77

x


Hình 3.7 Cấu hình sau khi tái cấu trúc lưới điện Baran - Wu ...................................77
Hình 3.8 Đặc tính hội tụ của thật toán ....................................................................78
Hình 3.9 Đồ thị điện áp của các nút ..........................................................................78
Hình 3.10 Sơ đồ lưới điện 16 nút – IEEE .................................................................79
Hình 3.11 Quá trình hội tụ thuật toán SA

.........................................................79

Hình 3.12 Đồ thị điện áp của các nút ........................................................................79
Hình 3.13 Sơ đồ 1 nguồn 33 nút có 4 DG [10] .........................................................81
Hình 3.14 Quá trình hội tụ của lưới điện 33 nút không có các DG ..........................81
Hình 3.15 Quá trình hội tụ của lưới điện 33 nút có các DG .....................................81
Hình 4.1 Cơ chế ghép chéo của thuật toán GA .........................................................91
Hình 4.2 Cơ chế đột biến trong thuật toán GA .........................................................92
Hình 4.3 Lưu đồ thuật toán của thuật toán GA để thực hiện ....................................93
Hình 4.4 Lưới điện phân phối kín và hở ...................................................................94
Hình 4.5 Lưu đồ thuật toán GA với 2 giai đoạn .......................................................98
Hình 4.6 Lưới điện 3 nguồn ......................................................................................99
Hình 4.7 Điện áp trước và sau khi thực hiện tối ưu ................................................102

Hình 4.8 Đặc tính hội tụ của thuật toán di truyền ...................................................102
Hình 4.9 Lưới điện 33 nút của IEEE .......................................................................103
Hình 4.10 Vị trí DG, cấu trúc lưới tối ưu giảm tổn thất công suất phương pháp 1 105
Hình 4.11 Điện áp các nút trước và sau khi thực hiện phương pháp 1 ...................105
Hình 4.12 Tổn thất công suất trên các nhánh của phương pháp 1 .......................... 105
Hình 4.13 Đặc tính hội tụ của thuật toán theo phương pháp 1 ...............................106
Hình 4.14 Đặc tính hội tụ của thuật toán di truyền giai đoạn 1 - phương pháp 2 ...107
Hình 4.15 Đặc tính hội tụ của thuật toán di truyền giai đoạn 2 - phương pháp 2 ...108
Hình 4.16 Điện áp các nút trong hai giai đoạn tính toán bằng phương pháp 2 ......108
Hình 4.17 Điện áp trước và sau khi tối ưu lưới điện bằng phương pháp 2 .............108
Hình 4.18 Cấu trúc lưới tối ưu bằng phương pháp 2 ..............................................109
Hình 4.19 Sơ đồ lưới điện phân phối 69 nút IEEE .................................................111
Hình 4.20 Đặc tính hội tụ của GA trong giai đoạn – I trên lưới điện 69 nút .........113
Hình 4.21 Đặc tính hội tụ của GA trong giai đoạn – II trên lưới điện 69 nút .........113

xi


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Lưới điện phân phối là thành phần đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp
điện từ nơi sản xuất điện năng đến các hộ tiêu thụ điện, được trải rộng trên toàn bộ
lãnh thổ của các quốc gia. Lưới điện phân phối có thể được thiết kế có cấu trúc
mạch vòng hoặc cấu trúc hình tia, tuy nhiên vì lý do kỹ thuật và điều kiện vận hành
nên nó được vận hành theo cấu trúc hình tia. Theo thống kê của Tập đoàn Điện lực
Việt Nam thì tổng tổn thất điện năng những năm gần đây khoảng từ 9-15% sản
lượng điện sản xuất, trong đó lưới điện phân phối chiếm 5-7%. Do đó việc nghiên
cứu các biện pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới phân phối là một nhu cầu cần
thiết, mang lại nhiều lợi ích kinh tế. Hệ thống lưới điện phân phối là một hệ thống
lớn có đặc điểm trải rộng trên toàn bộ lãnh thổ quốc gia, gồm nhiều phần tử, nhiều

thông số, do đó các bài toán tính toán và phân tích cho lưới điện phân phối có số lượng
nghiệm lớn, yêu cầu độ chính xác và thời gian tính toán xử lý nhanh nên cần phải có
các phương pháp hiện đại để giúp giải quyết các bài toán này một cách hiệu quả. Bài
toán giảm tổn thất cống suất trên lưới điện phân phối là một bài toán được nghiên cứu
nhiều và mang lại giá trị kinh tế trong sản xuất và vận hành hệ thống điện.
Về mặt lý thuyết, có nhiều biện pháp để giảm tổn thất điện năng trên lưới điện
phân phối như: nâng cao điện áp vận hành lưới điện phân phối, thay đổi tiết diện
dây dẫn, hoặc giảm truyền tải công suất phản kháng trên lưới điện bằng cách lắp đặt
tụ bù. Trong các biện pháp nêu trên tính khả thi thực hiện là rất cao, tuy nhiên gặp
phải vấn đề về vốn đầu tư, chi phí lắp đặt và thời gian sửa chữa sẽ ảnh hưởng đến
độ tin cậy cung cấp điện. Một phương pháp mà được nghiên cứu nhiều đó là
phương pháp tái cấu trúc lưới điện.
Ngày nay khi các giải pháp về tự động hóa, công nghệ thông tin được triển khai
mạnh mẽ thì một trong những giải pháp được nghiên cứu gần đây đó là phương
pháp tái cấu trúc lưới điện. Phương pháp tái cấu trúc lưới điện được thực hiện thông
qua việc chuyển đổi tải bằng cách đóng/mở các cặp khoá điện có sẵn trên lưới, cũng
có thể giảm tổn thất điện năng đáng kể khi đạt được cân bằng công suất giữa các

xii


tuyến đường dây mà không cần nhiều chi phí để cải tạo lưới điện. Không chỉ dừng
lại ở mục tiêu giảm tổn thất điện năng, tái cấu trúc lưới điện phân phối còn có thể
nâng cao khả năng tải của lưới điện, giảm sụt áp cuối đường dây, giảm thiểu số
lượng hộ tiêu thụ bị mất điện khi có sự cố hay khi cần sửa chữa đường dây và tăng
độ tin cậy cung cấp điện của hệ thống lưới điện phân phối.
Trong quá trình vận hành thực tế, việc vận hành lưới điện phân phối thông qua
tái cấu trúc sẽ gặp khó khăn đối với các nhân viên vận hành do lưới phân phối có số
lượng thiết bị đóng cắt lớn, việc tính toán đảm bảo các điều kiện kĩ thuật sẽ gặp khó
khăn. Do đó để áp dụng phương pháp tái cấu trúc lưới điện phân phối cần có các

phương pháp phân tích, thuật toán tính toán đủ mạnh để tái cấu trúc trong điều kiện
thỏa mãn các mục tiêu và điều kiện ràng buộc của bài toán tái cấu trúc.
Các thuật toán tái cấu trúc lưới điện phân phối luôn được xem xét dưới hai góc
độ phân tích đó là góc độ thiết kế và góc độ vận hành. Ở góc độ bài toán thiết kế,
thuật toán phải xem xét tính toán để chỉ ra được vị trí đặt khóa, sử dụng thiết bị
đóng cắt nào để có thể cực tiểu hóa tổn thất năng lượng và giảm chi phí đóng/cắt
khi chuyển mạch, giúp cho nhân viên điều độ, vận hành có không gian điều khiển
đủ lớn đáp ứng sự phát triển của phụ tải trong tương lai. Ở góc độ vận hành trên cơ
sở các khóa có sẵn trên lưới điện, người điều độ cần phân tích, tính toán chỉ ra được
cấu trúc vận hành tối ưu sao cho chi phí vận hành và tổn thất bé nhất, tương tự khi
có sự cố, hay sửa chữa cần phải thay đổi, cũng cần có cấu trúc mới để giảm thiểu số
lượng khách hàng mất điện, chống quá tải trên các nhánh của lưới, đảm bảo điện
năng và giảm thiểu tối đa tổn thất năng lượng. Trong luận án tác giả nghiên cứu bài
toán tái cấu trúc lưới điện dưới góc độ vận hành.
Trí tuệ nhân tạo (Artificical intelligent) là một lĩnh được áp dụng nhiều trong các
bài toán thực tế. Cụ thể các ứng dụng bao gồm các tác vụ điều khiển, lập kế hoạch
và lập lịch (scheduling), các hệ chuyên gia về chẩn đoán bệnh, trả lời khách hàng về
các sản phẩm của một công ty, nhận dạng chữ viết tay, nhận dạng tiếng nói và
khuôn mặt…vv. Bởi vậy việc nghiên cứu và áp dụng các thuật toán trí tuệ nhân tạo,
đã trở thành một hướng nghiên cứu đang được quan tâm hiện nay, với mục đích

xiii


chính là cung cấp lời giải cho các bài toán thực tế trong cuộc sống. Hiện nay, các
thuật toán trí tuệ nhân tạo được dùng thường xuyên trong kinh tế, y dược, các ngành
kỹ thuật và quân sự, cũng như trong các phần mềm máy tính thông dụng trong gia
đình và trò chơi điện tử. Trong lĩnh vực hệ thống điện, các thuật toán trí tuệ nhân
tạo cũng được áp dụng nhiều trong các bài toán sau [8]:
1. Xác định cấu trúc tối ưu của hệ thống cung cấp điện

2. Đánh giá và chuẩn đoán sự cố của các phần tử trên hệ thống lưới điện
3. Dự báo nhu cầu phụ tải điện trong các giai đoạn khác nhau như: ngắn hạn,
trung hạn và dài hạn
4. Điều khiển và tự động hóa lưới điện ở tất cả các cấp: Sản xuất, truyền tải,
tiêu thụ điện năng.
5. Dự báo và định giá điện năng trong thị trường điện trong tương lai.
6. Mô phỏng hệ thống lưới điện, các thiết bị điện.
7. Bảo vệ và cài đặt điều khiển hệ thống.
8. Tính toán các bài tối ưu trong hệ thống như: Bài toán vận hành tối ưu hồ
chứa, tính toán vận hành chi phí nhiêu liệu trong nhà máy nhiệt điện, các bài
toán tính các chế độ vận hành hệ thống.
Các bài toán tính toán tối ưu trong hệ thống điện có đặc điểm là không gian
nghiệm lớn, khối lượng tính toán nhiều, các tham số tham gia trong quá trình là các
tham số biến động, hàm mục tiêu có nhiều các điều kiện ràng buộc, đặc biệt là tính
đáp ứng thời gian thực của bài toán. Do đó việc sử dụng các phương pháp cổ điển
sẽ gặp nhiều khó khăn. Bài toán tái cấu trúc lưới điện là bài toán tối ưu, trong đó
nghiệm của bài toán là trạng thái đóng/mở của các khóa (CDL, Reclose…) để vận
hành tối ưu hệ thống lưới điện phân phối. Việc tìm ra phương án tối ưu dựa trên
việc thay đổi trạng thái của các thiết bị đóng cắt trên sơ đồ lưới điện và yêu cầu thời
gian tính toán, phân tích để đưa ra phương án cần thực hiện nhanh để đáp ứng được
yêu cầu của hệ thống điện. Bài toán tái cấu trúc lưới điện, thực tế là mô hình của bài
toán điều khiển tối ưu, để tìm ra lời giải tối ưu theo hàm mục tiêu và hàm ràng buộc
đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.

xiv


2. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận án
Mục tiêu của luận án là phân tích và đưa ra các phương pháp mới cho bài toán
tái cấu trúc lưới điện phân phối. Nhằm mục tiêu giảm tổn thất công suất, sử dụng

các thuật toán đề xuất làm cơ sở nghiên cứu tổn thất công suất và các bài toán đối
với hàm đa mục tiêu, cụ thể luận án có các nhiệm vụ sau:
 Đề xuất thuật toán theo phương pháp Heuristic áp dụng cho bài toán tái cấu
trúc lưới điện với hàm mục tiêu giảm tổn thất công suất xét trong trường hợp có
nguồn điện phân tán kết nối vào lưới điện phân phối.
 Nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn điện phân tán khi kết nối vào lưới điện
phân phối, ảnh hưởng đến bài toán tái cấu trúc lưới điện.
 Đề xuất thuật toán theo phương pháp Meta Heuristic pháp mới cho bài toán
tái cấu trúc lưới điện với hàm mục tiêu giảm tổn thất điện năng trong các trường
hợp có kết nối nguồn điện phân tán, không có kết nối nguồn điện phân tán và
trường hợp có xét đến vị trí và dung lượng của nguồn điện phân tán khi kết nối lưới
điện phân phối.
3. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của luận án tập trung vào bài toán tái cấu trúc trên lưới điện
phân phối có cấu trúc mạch vòng và vận hành hình tia, bài toán tái cấu trúc được
xem xét cụ thể với hàm mục tiêu giảm tổn thất công suất kèm theo các điều kiện
ràng buộc.
 Bài toán tái cấu trúc với hàm mục tiêu giảm tổn thất công suất trong trường
hợp không có nguồn điện phân tán kết nối vào lưới và trong trường hợp có nguồn
điện phân tán kết nối vào lưới.
 Bài toán tái cấu trúc lưới điện có xét đến vị trí và công suất của nguồn điện phân
tán khi kết nối vào lưới điện phân phối với hàm mục tiêu giảm tổn thất công suất.
 Phương pháp đề xuất được kiểm tra trên các lưới mẫu của IEEE để đánh giá
độ chính xác và tin cậy của phương pháp.
4. Phương pháp nghiên cứu
Luận án sử dụng các phương pháp lí thuyết và kiểm chứng trên các lưới điện
mẫu của IEEE đồng thời so sánh với các nghiên cứu khác để đánh giá, cụ thể:

xv

 Nghiên cứu áp dụng các thuật toán trí tuệ nhân tạo cho bài toán tái cấu trúc
lưới điện phân phối
 Sử dụng phương pháp mô phỏng để kiểm tra độ chính xác của các thuật toán
đề xuất thông qua việc kiểm tra trên các bài toán mẫu của IEEE
5. Điểm mới của luận án
Các điểm mới của luận án được thể hiện trong các công trình nghiên cứu của
tác giả, tập trung chính vào các điểm sau:
 Đề xuất phương pháp cho bài toán tái cấu trúc lưới điện dựa trên luật kinh
nghiệp “Heuristic” với hàm mục tiêu giảm tổn thất công suất và xét trong 2 trường
hợp, không có kết nối nguồn điện phân tán và có kết nối nguồn điện phân tán, ưu
điểm của thuật toán đề xuất:
- Thuật toán xây dựng hàm tối ưu cho bài toán tái cấu trúc lưới điện
- Đề xuất được luật kinh nghiệm để giảm khối lượng tính toán, việc tính cho
bài toán chế độ xác lập chỉ cần tính 1 lần, không phải lặp đi lặp lại
- Kết quả tính toán được kiểm tra trên lưới mẫu IEEE.
 Đề xuất cải tiến thuật toán mô phỏng luyện kim cho bài toán tái cấu trúc lưới
điện với hàm hàm mục tiêu giảm tổn thất điện năng, ưu điểm của thuật toán là:
- Sử dụng bậc của khóa để thay đổi trạng thái đóng mở của các khóa
- Xây dựng hàm giá đảm bảo hàm mục tiêu của bài toán tái cấu trúc lưới điện
- Thuật toán đã đề xuất được hàm giảm nhiệt độ, điều kiện dừng của thuật toán
- Thuật toán có thời gian hội tụ nhanh.
- Kết quả được kiểm tra trên bài toán mẫu IEEE
 Đề xuất sử dụng thuật toán di truyền cho bài toán tái cấu trúc có xét đến vị trí
và công suất của nguồn điện phân tán khi kết nối với lưới điện phân phối với hàm
mục tiêu giảm tổn thất điện năng. Kết quả nghiên cứu đưa ra 2 phương pháp:
- Phương pháp 1 đề xuất sử dụng thuật toán di truyền khi đồng thời tìm vị trí,
công suất và cấu trúc tối ưu đồng thời. Đối với phương pháp này, kết quả tính toán
chính xác trên các lưới mẫu, tuy nhiên trong phương pháp này tốc độ tính toán còn
chưa nhanh.

xvi


- Phương pháp 2 đề xuất giải quyết thành 2 giai đoạn, giai đoạn 1 tìm được vị
trí và công suất của nguồn phân tán, giai đoạn 2 tìm cấu trúc tối ưu khi đã có kết nối
của nguồn phân tán. Ưu điểm của phương pháp này cho tốc độ tính toán nhanh hơn.
- Kết quả nghiên cứu của 2 phương pháp đề xuất được thử nghiệm trên lưới
mẫu và được so sánh với nhau.
6. Giá trị thực tiễn của luận án: Các kết quả nghiên cứu của luận án đạt được có
giá trị thực tiễn trong vấn đề nghiên cứu về bài toán tái cấu trúc và áp dụng thực tế:
 Phương pháp đề xuất theo hướng nghiên cứu Heuristic một lần nữa khẳng
định được việc áp dụng các luật kinh nghiệm và phương pháp tối ưu cho các bài
toán tối ưu vẫn được sử dụng tốt trong một số trường hợp, tuy nhiên để thực hiện
được phương pháp này, đòi hỏi người xây dựng phải nắm bắt được rõ về tính chất
cũng như đặc điểm của bài toán.
 Phương pháp nghiên cứu theo hướng MetaHeuristic hiện nay được ứng dụng
rộng rãi trong các lĩnh vực, đối với bài toán tái cấu trúc lưới điện tác giả đề xuất sử
dụng thuật toán mô phỏng luyện kim và thuật toán di truyền cho bài toán tái cấu
trúc lưới điện với hàm mục tiêu giảm tổn thất công suất trong trường hợp có nguồn
điện phân tán và không có nguồn điện phân tán và trường hợp có xét đến vị trí,
dung lượng nguồn điện phân tán kết nối với lưới phân phối. Kết quả nghiên cứu cho
thấy việc áp dụng thuật toán MetaHeuristic có rất nhiều ưu điểm, như số lượng
không gian nghiệm lớn, thời gian xử lí nhanh,…đây là 2 yếu tố cần thiết khi thực
hiện trên các lưới điện thực tế.
 Là công cụ hỗ trợ ra quyết định cho việc thiết kế, vận hành lưới điện phân
phối khi tham gia vào thị trường điện cạnh tranh.
 Tạo các tình huống khác nhau trong lưới điện phân phối để khảo sát các
trường hợp đề xuất.
7. Bố cục luận án: Luận án được chia làm 4 chương

Chương 1: Tổng quan lưới điện phân phối và bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối
Trong chương này tác giả trình bày tổng quan về lưới điện phân phối và bài toán
tái cấu trúc lưới điện, mô hình toán học của bài toán tái cấu trúc lưới điện, phân tích

xvii


và tìm hiểu các phương pháp đã được nghiên cứu, từ đó có định hướng nghiên cứu
trong luận án của mình.
Chương 2: Phương pháp Heuristic cho bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối
Trong chương này tác giả trình bày kết quả nghiên cứu sử dụng luật kinh nghiệm
“Heuristic cho bài toán tái cấu trúc lưới điện với hàm mục tiêu giảm tổn thất điện
năng, áp dụng cho trường hợp có kết nối/không kết nối nguồn điện phân tán.
Chương 3: Phương pháp MetaHeuristic cho bài toán tái cấu trúc lưới điện phân
phối
Trong chương này tác giả trình bày kết quả nghiên cứu sử dụng thuật toán mô
phỏng luyện kim cho bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối với hàm mục tiêu
giảm tổn thất điện năng, được xét trong hai trường hợp không có kết nối nguồn điện
phân tán và có kết nối nguồn điện phân tán.
Chương 4: Thuật toán di truyền cho bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối có xét
đến quy hoạch nguồn điện phần tán
Trong chương này tác giả trình bày kết quả nghiên cứu sử dụng thuật toán di
truyền cho bài toán tái cấu trúc lưới điện có xét đến vị trí và dung lượng của nguồn
điện phân tán khi kết nối vào lưới điện.

xviii


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

VÀ BÀI TOÁN TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
Giới thiệu: Trong chương này tác giả trình bày tổng quan về lưới điện phân
phối, giới thiệu bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối, trên cơ sở phân loại bài
toán tái cấu trúc lưới điện theo hàm mục tiêu, theo phương pháp giải bài toán và
đánh giá tình hình nghiên cứu của bài toán tái cấu trúc lưới điện. Tác giả trình bày
mô hình toán học của bài toán, các điều kiện ràng buộc cũng như giả thiết để đơn
giản hóa bài toán tái cấu trúc lưới điện. Ngoài ra tác giả trình bày một số nghiên cứu
điển hình của bài toán này đã được nghiên cứu từ trước đến nay, để có được định
hướng cho các nghiên cứu của mình trong các chương tiếp theo.
1.1 Giới thiệu tổng quan lưới điện phân phối
1.1.1 Đặc điểm lưới điện phân phối
Lưới điện phân phối là thành phần đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp
điện từ nơi sản xuất đến các hộ tiêu thụ điện, được trải rộng trên toàn bộ lãnh thổ
của các quốc gia. Lưới điện phân phối có thể được thiết kế có cấu trúc mạch vòng
hoặc cấu trúc hình tia, tuy nhiên vì lý do kỹ thuật và điều kiện vận hành nên nó
được vận hành theo cấu trúc hình tia. Nhờ cấu trúc vận hành hở mà hệ thống relay
bảo vệ chỉ cần sử dụng loại relay quá dòng. Để tái cung cấp điện cho khách hàng
sau sự cố, hầu hết các tuyến dây đều có các mạch vòng liên kết với các đường dây
kế cận được cấp điện từ một trạm biến áp trung gian khác hay từ chính trạm biến áp
có đường dây bị sự cố. Việc khôi phục lưới được thực hiện thông qua các thao tác
đóng/cắt các cặp khoá điện nằm trên các mạch vòng, do đó trên lưới phân phối có
rất nhiều khoá điện.
Một đường dây phân phối luôn có nhiều loại phụ tải khác nhau (ánh sáng sinh
hoạt, thương mại dịch vụ, công nghiệp …) và các phụ tải này được phân bố không
đồng đều giữa các đường dây. Mỗi loại tải lại có thời điểm đỉnh tải khác nhau và
luôn thay đổi trong ngày, trong tuần và trong từng mùa. Vì vậy, trên các đường dây,
đồ thị phụ tải không bằng phẳng và luôn có sự chênh lệch công suất tiêu thụ. Điều
này gây ra quá tải đường dây và làm tăng tổn thất trên lưới điện phân phối.

220/110kV

110/22kV

110/22kV

Dây nổi
trung áp

Cáp ngầm trung áp
Trạm ngắt
22/0,4kV

Trạm ngắt

Máy phát
phân tán

22/0,4kV

Hình 1.1 Vị trí vai trò của lưới điện phân phối
Để chống quá tải đường dây và giảm tổn thất, các điều độ viên sẽ thay đổi cấu
trúc lưới điện vận hành bằng các thao tác đóng/cắt các cặp khoá điện hiện có trên
lưới. Vì vậy, trong quá trình thiết kế, các loại khoá điện (Recloser, LBS, DS…) sẽ
được lắp đặt tại các vị trí có lợi nhất để khi thao tác đóng/cắt các khoá này vừa có
thể giảm chi phí vận hành và vừa giảm tổn thất năng lượng. Hay nói cách khác, hàm
mục tiêu trong quá trình vận hành lưới điện phân phối là cực tiểu chi phí vận hành
bao gồm cả chi phí chuyển tải và tổn thất năng lượng. Bên cạnh đó, trong quá trình

phát triển, phụ tải liên tục thay đổi, vì vậy xuất hiện nhiều mục tiêu vận hành lưới
điện phân phối để phù hợp với tình hình cụ thể. Tuy nhiên, các điều kiện vận hành
lưới phân phối luôn phải thoả mãn các điều kiện:
-

Cấu trúc vận hành hở

-

Tất cả các phụ tải đều được cung cấp điện, sụt áp trong phạm vi cho phép

-

Các hệ thống bảo vệ relay phải thay đổi phù hợp

-

Đường dây, máy biến áp và các thiết bị khác không bị quá tải

Trong hình vẽ 1.2 là sơ đồ lưới điện phân phối đơn giản gồm có 2 nguồn và
nhiều khoá điện. Khoá SW1, SW5 và RC3 ở trạng thái mở để đảm bảo lưới điện
vận hành hở. Các đoạn tải LN2 và LN6 nằm ở cuối lưới của nguồn điện SS2. Để cải
thiện chất lượng điện năng ở cuối lưới, bộ tụ bù được lắp giữa LN4 và SW2 và máy
biến thế điều áp được lắp giữa LN3 và LN4. Tất nhiên, các thiết bị này đều có thể
được vận hành ở chế độ thông số không đổi trong thời gian vận hành hay thông số
thay đổi bằng cách điều khiển từ xa hay tại chỗ.
RC1
LN11

LN2

SW5

SW1
LN3
LN1
LN12

LN10

RC4

SS1
CB1

T1
LN8

LN13

SW4

SW3

C1

SS2
CB2

LN4

SW6

LN16

SW2
LN7
LN14

SW8
LN15

SW7

LN5
LN6

RC3

Hình 1.2 Mô hình lưới điện phân phối [11]
Khi vận hành hệ thống điện phân phối như trên Hình 1.2 có thể có tổn thất cao
nhưng có thể giảm tổn thất công suất bằng cách chuyển một số tải từ nguồn SS2
sang nguồn SS1, ví dụ: đóng RC3 và mở SW2 để chuyển các đoạn tải LN5 và LN6
từ nguồn SS2 sang SS1. Việc phân tích lựa chọn các cách chuyển tải này là nội


dung của các thuật toán tái cấu trúc lưới (điều này đã được chứng minh trong các
bài báo liên quan). Trên lưới điện phân phối thực tế có hàng trăm khoá điện, việc tìm ra
cách chuyển tải tốt nhất trong tổ hợp các khoá điện khi chuyển tải sẽ cần một thời gian
rất dài và còn phải xem xét đến các điều kiện ràng buộc kỹ thuật. Vì vậy cần thiết phải

có một thuật toán tìm điểm mở trên lưới điện phân phối để có thể nhanh chóng tìm ra
cấu trúc vận hành tốt nhất cho lưới điện theo các mục tiêu điều khiển.
1.1.2 Giới thiệu bài toán tái cấu trúc lưới điện
a. Giới thiệu bài toán tái cấu trúc lưới điện
Bài toán tái cấu trúc lưới điện là bài toán điều khiển trạng thái của các thiết bị
đóng/ cắt trên lưới điện phân phối, trong các trường hợp vận hành nhằm đảm bảo
một số mục tiêu cụ thể: Như đảm bảo khả năng cung cấp điện, tăng độ tin cậy, giảm
tổn thất công suất,…
Dự báo phụ tải và
nguồn DG

Cấu hình đang vận
hành
Mức giảm
∆P > chi phí

chuyển
Bài toán tái cấu
trúc lưới điện

Cấu hình tối ưu giảm
∆P

giảm ∆P
Điều khiển thiết bị
đóng/cắt

Vận hành cấu hình
ban đầu

Cấu hình tối ưu

Dự báo phụ tải,
nguồn, sự cố,…

Hình 1.3. Sơ đồ bài toán tái cấu trúc điều khiển online
Trên hình vẽ 1.3 là sơ đồ bài toán tái cấu trúc lưới điện điều khiển online. Với
bài toán điều khiển hệ thống lưới điện online này, khi có sự thay đổi về dự báo phụ
tải (thay đổi về tải), nguồn cung cấp (DG) hay các sự cố trong quá trình vận hành
lưới điện, yêu cầu phải thay đổi cấu trúc vận hành của hệ thống, để thực hiện được
việc này thì phải giải quyết bài toán tái cấu trúc lưới điện với các hàm mục tiêu


khác nhau, như hàm mục tiêu giảm tổn thất công suất ∆P, sau khi tìm được cấu trúc
tối ưu hay chính là trạng thái của các thiết bị đóng/cắt được điều khiển để có được
cấu hình vận hành. Điều khiển trạng thái của thiết bị đóng cắt trong trong bài toán
tái cấu trúc lưới điện phân phối online có đặc điểm là số thiết bị trên lưới điện lớn,
việc giải bài toán này là bài toán phi tuyến rời rạc nên thường gặp khó khăn về thời
gian tính toán, khối lượng tính toán lớn, do đó việc nghiên cứu tìm ra phương pháp
giải giảm thời gian tính toán, khối lượng tính toán là vấn đề cần phải giải quyết.
b. Phân loại bài toán tái cấu trúc lưới điện Bài toán tái cấu trúc lưới điện có
thể được phân loại theo các cách khác nhau, tuy nhiên có thể thống kê được 2 cách
phân loại như sau:
*Phân loại theo hàm mục tiêu: Các bài toán vận hành lưới điện phân phối mô tả các
hàm mục tiêu tái cấu trúc lưới điện như sau:
Bài toán 1: Xác định cấu trúc lưới điện theo đồ thị phụ tải trong 1 thời đoạn để chi
phí vận hành bé nhất.
Bài toán 2: Xác định cấu trúc lưới điện không thay đổi trong thời đoạn khảo sát để
tổn thất năng lượng bé nhất.
Bài toán 3: Xác định cấu trúc lưới điện tại 1 thời điểm để tổn thất công suất bé nhất.

Bài toán 4: Tái cấu trúc lưới điện cân bằng tải (giữa các đường dây, máy biến thế
nguồn ở các trạm biến áp) để nâng cao khả năng tải của lưới điện.
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 như: tổn thất công suất
bé nhất, mức độ cân bằng tải cao nhất, số lần chuyển tải ít nhất, sụt áp cuối lưới bé
nhất cùng đồng thời xảy ra, ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến tái cấu trúc lưới
điện phân phối…vv (Hàm đa mục tiêu).
Bài toán 7: Xác định cấu trúc lưới điện để đảm bảo mục tiêu giảm năng lượng
ngừng cung cấp hay nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.
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 thoả mãn các điều kiện kỹ thuật
vận hành luôn là bài toán quan trọng và kinh điển trong vận hành hệ thống điện.


Bảng 1.1 Phạm vi ứng dụng của bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối

Đặc điểm lưới điện

1
Tên bài toán
Khoá điện được điều khiển từ xa
x
Chi phí chuyển tải thấp, không mất
x
điện khi chuyển tải
Chi phí chuyển tải cao, mất điện
khi chuyển tải
Lưới điện thường xuyên bị quá tải
Lưới điện ít bị quá tải
Lưới điện hầu như không quá tải

x

2

3
x

4

5
x

x

x

x

x

x

x
x

x
x
x

x

6

x
x
x

7
x
x

x

x

x

x
x
x

*Phân loại theo phương pháp nghiên cứu: Dựa trên việc tổng kết các nhóm nghiên
cứu từ trước đến nay bài toán tái cấu trúc có thể được chia thành các nhóm chính
như sau:
- Áp dụng các lý thuyết giải bài toán tối ưu theo các phương pháp giải tích như
phương pháp Lagrang, phương pháp Newtonraphson, Gauss, lập trình tuyến tính (MLP)
- Các phương pháp sử dụng kết hợp các luật kinh nghiệm và lý thuyết tối ưu: Sử
dụng luật heuricstic, và lý thuyết tối ưu.
- Sử dụng các thuật toán của AI để giải quyết bài toán: Ứng dụng, cải tiến các
thuật toán như thuật toán Genetic, thuật toán PSO, thuật toán SA, thuật toán ACO,

ABC,…vv để giải quyết các bài toán tối ưu.
Phân loại phương pháp giải bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối

Phương pháp toán học
giải tích

Phương pháp Heuristic
(luật kinh nghiệm)

Phương pháp Meta Heuristic
(sử dụng các thuật toán AI)

Hình 1.4 Phân loại bài toán tái cấu trúc theo phương pháp nghiên cứu
Việc phân loại bài toán tái cấu trúc theo ba hướng nghiên cứu chính trên còn
hướng nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp đó là lai ghép dựa trên các phương
pháp trên. Việc nghiên cứu bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối được đặt nền
móng nghiên cứu từ những năm 1970, bắt đầu bằng các phương pháp giải tích toán
học để giải quyết, nhược điểm của các phương pháp này đó là khối lượng tính toán


lớn, do đó khả năng tính toán đối với các sơ đồ lưới điện lớn gặp khó khăn, thời
gian tính toán lâu, tuy nhiên độ chính xác cao. Tiếp theo là hướng nghiên cứu dựa
vào luật kinh nghiệm (Heuristic) nhằm mục tiêu giảm khối lượng tính toán cũng
như giảm thời gian tính toán bằng cách sử dụng các luật kinh nghiệm, dựa vào các
luật kinh nghiệm, phương pháp này đã giảm được phần nào khối lượng tính toán
thông qua các “luật”, tuy nhiên trong phương pháp này gặp phải khó khăn khi xây
dựng các luật kinh nghiệm ngoài ra kết quả của bài toán được cho là tối ưu nhưng
chưa chắc đã là tốt nhất. Ngày nay khi khoa học công nghệ, đặc biệt là các thuật
toán xử lý với khối lượng tính toán lớn ra đời, đã cho phép giải quyết các bài toán
tối ưu một cách dễ dàng hơn, khắc phục được các nhược điểm của các phương pháp

trước đây đó là phương pháp sử dụng các thuật toán AI như thuật toán di truyền, mô
phỏng luyện kim, thuật toán bầy đàn, thuật toán đàn ong,…
* Một số kết quả nghiên cứu của các bài toán tái cấu trúc
 Bài toán 3 – Xác định cấu trúc lưới giảm P là bài toán quan trọng nhất
Bài toán xác định cấu trúc lưới giảm tổn thất công suất tác dụng – bài toán 3 là
một bài toán quan trọng, được xem như một module để giải quyết các bài toán khác
trong hệ thống các bài toán tái cấu trúc lưới. Điều này được chứng minh qua các
thuật toán của các nghiên cứu từ trước đến nay.
 Bài toán 1 - Cực tiểu hàm chi phí vận hành
Hàm mục tiêu này rất phù hợp với lưới điện phân phối có chi phí chuyển tải
thấp, linh hoạt trong vận hành, cấu trúc lưới có thể thay đổi nhiều lần trong ngày.
Đi đầu trong nghiên cứu bài toán này có lẽ là C.S.Chen và M.Y.Cho [15] khi có
xem xét sự khác biệt giữa thời gian khảo sát ngắn (24 giờ) và dài (tuần, mùa). Từ
nghiên cứu của mình, năm 1993, C.S.Chen và M.Y.Cho [16] tiếp tục hoàn thiện
phương pháp của mình. Lưu đồ thuật toán xác định cấu trúc lưới điện để có chi phí
vận hành thấp của Chen và Cho được trình bày tại hình 1.4. Trong lưu đồ này,
module quan trọng nhất là module chỉ ra cấu trúc vận hành tối ưu trong thời khoảng
Ti, và được đánh giá là bài toán 3. Việc thay đổi cấu trúc lưới như sau:
Xuất phát từ một cấu trúc lưới điện tối ưu tại một thời điểm nào đó - bài toán 3,
sau đó so sánh tổn thất công suất giữa cấu trúc cũ và cấu trúc mới để xác định cấu
trúc vận hành cho thời điểm tiếp theo, quá trình được xem xét cho đến hết 24 giờ.