Quy hoạch tái cấu trúc mạng truyền tải dùng giải thuật heuristic

Trang 1

CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU
1.1 Qui hoạch mạng truyền tải[33]
Quy hoạch mạng truyền tải là nhiệm vụ quan trọng trong hệ thống điện. Mục
tiêu quy hoạch của mạng truyền tải là xác định cấu trúc tối uư của mạng truyền tải
và quy hoạch nguồn phát thỏa mãng yêu cầu phân phối điện an toàn và kinh tế .
Nguyên tắc cơ bản của quy hoạch mạng truyền tải là tối uư chi phí xây dựng và
vận hành thỏa mãn yêu cầu phân phối trong điều kiện vận hành bình thường cũng
như trong trường hợp khẩn cấp, khi thiết bị điện hỏng hóc hay xuất hiện sự cố thí
yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện phải được thỏa mãn.
So với quy hoạch nguồn phát thì quy hoạch mạng truyền tải phức tạp hơn rất
nhiều đầu tiên quy hoạch phải xem cấu trúc của lưới hiện hữu, và đường dây và
phải xem nó như một biến quyết định độc lập. Vì số lượng biến quyết định trong
quy hoạch mạng truyền tải thì nhiều hơn so với quy hoạch nguồn phát, vì thế thành
lập mơ hình tốn học hồn chỉnh của mạng truyền tải là rất khó khăn, và nếu lập ra
mơ hình hồn chỉnh thì việc giãi quyết vấn đề dựa vào mặt tốn học cũng gặp nhiều
khó khăn.
Để giải quyết những khó khăn trên quy hoạch mạng được chia làm hai giai
đoạn : Giai đoạn hình thành cấu trúc lưới và đưa ra đánh giá cấu trúc của mạng
Nhiệm vụ của giai đoạn hình thành cấu trúc của mạng truyền tải là xác định
các cấu trúc có thể có của mạng để thỏa mãng về chi phí đầu tư cũng như yêu cầu
về truyền tải công suất, đồng thời thỏa mãng khả năng tải của đường dây .
Nhiệm vụ của giai đoạn đánh giá cấu trúc mạng truyền tải là đánh giá về tổng
thể về kinh tế, kỹ thuật của cấu trúc mạng được thành lập, bao gồm phân bố công
suất, phân tích độ ổn định, khả năng ngắn mạch, tính tốn về kinh tế và đưa ra cấu
trúc cuối cùng. Trong giai đoạn này cấu trúc của mạng có thể được cải thiện bằng
cách sử dụng những thông tin đạt được trong q trình tính tốn .

Trang 2

Tổng quát của vấn đề quy hoạch mạng truyền tải là phải trả lời các câu hỏi:
• Lắp đặt đường dây mới ở đâu ?
• Khi nào lắp đặt đường dây mới?
• Kiểu đường dây mới được lắp đặt?
Quy hoạch mạng truyền tải chia làm hai loại quy hoạch tĩnh và quy hoạch
động. quy hoạch tĩnh chỉ xem đến cấu trúc của mạng trong tương lai và không xem
xét đến khi nào lắp đặt đường dây mới cũng như vấn đề truyền tải. Quy hoạch động
phải có thời gian quy hoạch cụ thể để giải quyết vấn đề là lắp đặt ở đâu, khi nào.
Tuy nhiên quy hoạch tĩnh hay động điều phải xem xét vấn đề lựa chọn cấp điện áp
cũng như vấn đề có hay khơng dung truyền tải dc hay kết hợp dùng cả truyền tải ac
và dc và vấn đề này khá phức tạp.
1.2 Động cơ của luận án
Người qui hoạch mạng truyền tải phải sử dụng nhiều phương pháp để giải
quyết vấn đề qui hoạch phát triển mạng truyền tải. Các lĩnh vực kỹ thuật do con
người tạo ra và các quyêt định của các kỹ sư để tạo thành công cụ qui hoạch toán
học mạnh mẽ. Các quyết định của kỹ sư phụ thuộc vào kinh nghiệm và kiên thức
về hệ thống. Các phương pháp qui hoạch toán học cung cấp một lời giải chính xác
bên trong thời gian tính tốn cho phép. Trong nghiên cứu này đưa ra phương pháp
mạnh mẽ lời giải đưa ra độ chính xác cao bên trong thời gian ngắn.
Gần đây các thuật tốn trí tuệ nhân tạo được sử dụng để giải quyết các vấn đề
qui hoạch mạng truyền tải, nó bao gồm thuật tốn Gen, phương pháp tìm kiếm
Tabu, mạng neuron nhân tạo nó cũng chưng minh đó là một phương pháp tối ưu
nằm bên trong khoảng thời gian tính tốn ngắn.
Cơng việc của luận án này là xem xét vấn đề qui hoạch mạng truyền tải dùng
giải thuật Heuristic với hy vọng sau khi sử dụng giải thuật sẽ cho ra một cấu trúc
mạng tối ưu về mặt kinh tế cũng như thỏa mãng về góc độ kỹ thuật. Sau khi kết quả
đạt được cấu trúc mạng sau cùng ta tiếp tục dùng phương pháp phân tích PQ để
khảo sát điện áp nút của mạng nếu có thể sẽ đưa ra một cấu trúc mạng hoàn hảo hơn

Trang 3

CHƯƠNG II
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Các nhà qui hoạch hệ thống truyền tải có khuynh hướng sử dụng nhiều phương
pháp để đưa ra vấn đề mở rộng mạng truyền tải. Họ thường sử dụng các mơ hình tự
động mở rộng để xác định tối ưu hệ thống. Một độ nhạy mang tính tốn học, một
mơ hình mở rộng sẽ cực tiểu hóa hàm mục tiêu với một số ràng buộc. Mục tiêu là
để cực tiểu hóa hệ thống truyền tải. Điều kiện ràng buộc bao gồm các chỉ tiêu vận
hành của hệ thống[34].
Các mơ hình qui hoạch mở rộng mạng truyền tải được phân thành các loại sau:
1. Mơ hình tối uư tốn học tĩnh
2. Mơ hình tối uư tốn học động
3. Các mơ hình Heuristic
4. Các thuật tốn trí tuệ nhân tạo
2.1 Mơ hình tối uư tốn học tĩnh.
Các mơ hình tối ưu tốn học tĩnh thường được sử dụng để xác định tối ưu mở
rộng mạng từ một trạng thái đến trạng thái kế tiếp. Nói chung nó khơng xem xét đến
thời gian mở rộng. Nó cung cấp một giải pháp tối ưu cho mở rộng mạng theo từng
năm. Tuy nhiên nó khơng đưa ra một giãi pháp tối uư cho tồn bộ mơ hình mở rộng
trên tồn bộ thời gian động. Các kỹ thuật qui hoạch toán học bao gồm trong mơ
hình này :
1. Qui hoạch tuyến tính
2. Qui hoạch số ngun
3. Qui hoạch dạng tồn phương
4. Phương pháp phân hoạch
5. Phương pháp tìm kiếm gradient.

Trang 4

2.1.1 Mơ hình qui hoạch tuyến tính
Qui hoạch tuyến tính(LP) có thể được sử dụng để tối ưu một hàm mục tiêu tuyến
tính nhận được mà trong đó các giá trị biến tùy thuộc vào các điều kiện ràng buộc
tuyến tính
Hàm mục tiêu nhận được có dạng tuyến tính như sau:
n

Z = ∑ ci X i

(2.1)

i =1

Trong đó Z là gía trị được tối ưu, X iS đặc trưng cho các đại lượng chưa biết và CiS
Là những hệ số liên quan tới những đại lượng chưa biết. Các điều kiện ràng buộc
hoặc các điều kiện ràng buộc hoặc các giới hạn là những giới hạn trên các biến
Các điều kiện ràng buộc là
n

∑a
i =1

ij

Xi

(2.2)

J=1,2,3…,m
Xi : Đặc trưng cho n đại lượng chưa biết
aij&bi: Là những hệ số liên quan đến những đại lượng chưa biết
n : Là số lượng các biến số chưa biết
m : Đặc trưng cho số các phương trình ràng buộc
Các điều kiện ràng buộc xác định một miền giải pháp khả thi trong không gian n
chiều . Giải pháp tối ưu là điểm nằm bên trong miền này mà trong đó các giá trị Xi
cực tiểu hoặc cực đại hàm mục tiêu Z
Qui hoạch tuyến tính dùng để giải quyết vấn đề qui hoạch phát triển mạng
truyền tải [7-10] . Hàm mục tiêu là để khấu trừ đi chi phí xây dựng và chi phí vận
hành liên quan đến việc phát triển mở rộng hệ thống trong giai đoạn qui hoạch. Các
ràng buộc liên quan đến mơ hình này là cần thiết về ràng buộc về kinh tế và vật lý.
Năm 1988, qui hoạch tuyến tính được sử dụng dựa trên nguyên lý tối ưu cho
vấn đề qui hoạch phát triển được thực hiện bởi Ken J. Kim và các đồng nghiệp [8].
Họ đưa ra một mơ hình chi phí mới và cách phân tích thể hiện chi phí quản lý đầu
tư. Mục tiêu căn bản của họ là để tìm ra loại và vị trí các nhánh thêm vào mạng với
chi phí cực tiểu mà vẫn đạt được độ tin cậy. Họ sử dụng mơ hình để cực tiểu chi phí


Trang 5

vận hành dưới các điều kiện ràng buộc nhận được, trong đó chi phí vận hành có thể
là do chi phí nhiên liệu và chi phí do hỏng hóc, song song với đó giải vấn đề giải
pháp khơng chỉ xem xét ở điều kiện vận hành bình thường mà phải kể đến những
tình huống sự cố ngẫu nhiên phụ thuộc vào sự thay đổi của hệ thống.
Một ví dụ cho hệ thống truyền tải 5 bus đã được xem xét thử nghiệm cho giải
pháp đưa ra. kết quả của thuật tốn tối ưu chi phí cho vấn đề qui hoạch 5 năm đã
được thực hiện.

Một đóng góp khác mà cũng sử dụng qui hoạch tuyến tính đã được thực hiện bởi
Villarana và Et Al trong năm 1985 [9] họ thiết lập vấn đề dựa trên một độ nhạy toán
học. Họ mơ hình hóa mạng cũng như là cách thức sử dụng phương trình phân bố
cơng suất DC. Họ xem xét các điều kiện ràng buộc theo một trình tự sau trong q
trình phân tích:
1. Cơng suất cân bằng ở mỗi bus, công suất phân bố đi vào bus bằng công suât
phân bố đi ra khỏi bus.
2. Giới hạn phân bố công suất trên đường dây, khả năng của đường dây không
được vượt quá.
3. Cân bằng công suất hệ thống, cơng suất của nguồn phát có thể được điều
khiển theo nhu cầu và tổn thất cơng suất.
Vấn đề chính là nhằm để đưa ra cực tiểu chi phí đầu tư, Để minh họa cho
phương pháp của họ một hệ thống 6 bus đã được sử dụng. Chi phí thiết bị được sử
dụng kèm theo các thiêt bị tương ứng với 200 dặm thêm vào trên đường dây truyền
tải.
2.1.2 Mơ hình qui hoạch số nguyên.
Qui hoạch số nguyên thể hiện cấp độ của vấn đề qui hoạch tuyến tính mà trong
đó mà trong đó một vài hay tất cả các biến quyết định bị ràng buộc bởi số nguyên,ví
dụ để đưa vào cơng thức qui hoạch tuyến tính được đưa ra trong phương trình (2.1)
và (2.2) như là qui hoạch số nguyên, một biến nhị phân được giới thiệu cho một
đường dây thể hiện cho đường dây đó có được lựa chọn hay không
Xi = 1 Đường dây được lựa chọn
Xi = 0 nếu đường dây không được lựa chọn


Trang 6

n

Cực tiểu Z = ∑ ci X i

(2.3)

i =1

Mục tiêu

n

∑a
i =1

ij

Xi = bj ,

X i = 0,1

(2.4)

Trong đó j=1,2…..,m, i=1,2…..n
Nói chung qui hoạch số nguyên phù hợp hơn trong qui hoạch phát triển hệ thống
hơn là qui hoạch tuyến tính bởi vì nó xem xét đến vấn đề các trạng thái rời rạc ví dụ
như một thành phần đường dây có thêm vào được hay là khơng [11].
Như một ví dụ sử dụng một mơ hình qui hoạch số nguyên, một phương pháp
tổng hợp mạng tĩnh được áp dụng trong vấn đề qui hoạch mở rộng mạng truyền tải.
Nó xem xét tối ưu chi phí của mạng dựa trên các ràng buộc mà nó đãm bảo cho khả
năng truyền tải cho phụ tải cung cấp. Các biến được mô tả trong cấu hình mạng với
khả năng truyền tải của nó và phải kết hợp với phân bố cơng suất . Tổng hợp vấn đề
được cơng thức hóa như là một mơ hình tối ưu mà nó được giải quyết bằng một

thuật toán hiệu quả của mạng phân bố mà nó gắn chặt với chi phí [8]. Vấn đề được
thiết lập được xem xét cả mục tiêu kinh tế và các ràng buộc về phân bố công suất,
phân bố công suất chính xác hồn tồn dựa vào phân bố tải DC . Phương pháp đưa
ra được áp dụng trong qui hoạch mạng truyền tải được thực hiện bởi Garver để cung
cấp một sự lựa chọn với chi phí thấp và thực hiện hồn hảo về [12].
Trong một ví dụ khác của phương pháp qui hoạch số nguyên, lập công thức cho
qui hoạch tối ưu cho mạng truyền tải HVDC được áp dụng cho hệ thống 6 bus [13].
Hàm mục tiêu của qui hoạch HVDC là đạt được cấu hình mạng tối ưu bằng cách
cực tiểu hàm chi phí khấu trừ hàng năm bao gồm chi phí đầu tư cho các thiết bị
thêm vào và cả chi phí vận hành liên quan đến tổn thất truyền tải công suất thực.
Phương pháp này kết hợp sử dụng với các công thức chứa ẩn số đếm mà nó cho
phép chúng ta giải quyết các vấn đề liên quan đến các trạng thái rời rạc của các thiết
bị thêm vào và sử dụng kết hợp cả qui hoạch tuyến tính và số nguyên kết hợp. Các
phương trình phân bố mạng DC đã áp ứng được yêu cầu, các hệ số chỉ độ nhạy
không được yêu cầu trong công thức này. Công thức này khá phù hợp và có thể ứng
dụng cho qui hoạch mạng truyền tải HVDC.


Trang 7

2.1.3 Mơ hình qui hoạch dạng tồn phương
Dạng qui hoạch tồn phương (QP) có thể được dùng để cực tiểu hoặc cực đại
hàm mục tiêu dạng toàn phương nhận được. Nó là một dạng thay đổi nhiều của
dạng qui hoạch tuyến tính và các biến của nó liên quan đến các ràng buộc nhận
được. Hàm mục tiêu có dạng như sau[14]:
n

n

i =1

i =1

Z = ∑ ci X i + ∑ Di X i2

(2.5)

Trong đó Z là giá trị được tối ưu, X iS đặc trưng cho các đại lượng chưa biết, CiS và
DiS

là những hệ số liên quan đến các đại lượng chưa biết. Các điều kiện ràng buộc

của 2.5 là
n

∑a
i =1

ij

X i = bi

(2.6)

j= 1,2,…,m
i=1,2,….,n
Đặc tính của cơng thức này đó là nó bao gồm nhiều hệ số chứa trong hàm mục
tiêu [14].
Năm 1989,Al-Hamouz đã ứng dụng cho phương pháp này cho hệ thong 6 bus và
hệ thống điện Jordan. Mục tiêu đã đạt được yêu cầu về chi phí tổn thất cơng suất và

chi phí đầu tư xây dựng mới. Thơng qua việc sử dụng phương trình phân bố DC, kết
quả đạt được có thể so sánh với phương pháp tun tính và qui hoạch số ngun.
Nó cũng đưa ra chi phí thấp hơn so với chi phí đề ra của điện lực Jordan.
2.1.4 Phương pháp phân hoạch
Phương pháp phân hoạch là một phương pháp khác biệt có thể được sử dụng
để giãi quyết các vân đề tối ưu [15-17]. Điểm chính của phương pháp này là chia
hàm mục tiêu ra thành những vấn đề phụ duới các giới hạn điều kiện ràng buộc xác
định.
Việc tối ưu vấn đề quyết định được dựa vào cách giải quyết các vấn đề phụ
mà các cách giải quyết đó đạt được bằng các trạng thái phụ thuộc.


Trang 8

Phương pháp này được áp dụng cho các vấn đề qui hoạch mạng truyền tải. Nó
chia vấn đề thành 2 phần; phần đầu là để xác định tối ưu chi phi đầu tư trong hệ
thống mới. Trong khi phần thứ thứ hai là để xác định chi phí vận hành của hệ thống
và đáp ứng độ tin cậy liên quan đến cấu trúc mới. Các kỹ thuật đạt được tối ưu tồn
bộ chi phí đầu tư và chi phí vận hành thơng qua vịng lập các vấn đề phụ về chi phí
đầu tư và chi phi vận hành. Nói cách khác kỹ thuật phân hoạch cho phép hai vấn đề
phụ là chi phí vận hành và chi phí đầu tư được giải quyết riêng bằng các thuật toán
khác nhau. Phương pháp này chứa đựng nhiều thuận lợi về độ linh động, phù hợp
và chắc chắn.
Cho ví dụ cùng một đơn vị chi phí sử dụng cho vận hành có thể được sử dụng
như là một phần của qui hoạch mở rộng nguồn phát, tương tự như vậy một chương
trình phân bố cơng suất tối ưu có thể được sử dụng như là một chương trình con của
chương trình qui hoạch mạng truyền tải, hoặc cho qui hoạch tối ưu cơng suất kháng.
Chia nhỏ các vấn đề về chi phí đầu tư có thể mang lại lợi ích cho các giải pháp nếu
nó được giải quyết riêng biệt với các vấn đề phụ của chi phí vận hành.
Năm 1985 M.V. Pereira và các đồng nghiệp đã ứng dụng phương pháp này

cho hệ thống điện miền nam Brazil [15]. Họ chia vấn đề của họ thành những vấn đề
nhỏ trong đó bao gồm các vấn đề phụ về chi phí đầu tư, chi phí vận hành. Họ giải
quyết các vấn đề phụ đó bằng cách sử dụng phương trình phân bố DC và họ sử
dụng hai mơ hình khác nhau. Một mơ hình dùng qui hoạch phi tuyến, mơ hình thứ
hai sử dụng qui hoạch số nguyên. Mặt dù họ nhận được kết quả khác nhau từ hai
phương pháp,tuy nhiên phương pháp này chứng minh rằng nó có thể được sử dụng
cho bất kỳ mạng truyền tải nào và điều nhận được một kết quả tốt với chi phí thắp.
Phương pháp phân hoạch cũng đã được áp dụng bởi Vikto A.Levi và Milan S.
Calovic trong năm 1991 trong hệ thống điện Yugoslavia[16]. Kết quả của họ có thể
chấp nhận được trong các điều kiện ràng buộc về kỹ thuật và kinh tế . Vấn đề phụ
về phân bố tải được giải quyết bằng cách sử dụng mơ hình cực tiểu tải rút
ngắn(MLC) trong mơ hình này cực tiểu tồn bộ tồn bộ các phụ tải không được
cung cấp trong hệ thống bằng nguồn phát riêng và những giới hạn về nhánh tải. Đặc
trưng của mơ hình tốn học là mơ hình hóa việc sử dụng qui hoạch tuyến tính và


Trang 9

phân bố công suất DC. Trong một số các trường hợp thì mơ hình vận hành được
giải quyết bằng cách sử dụng mô phỏng Monte Carlo. Đặc biệt chú ý đến chi phí
vận hành mà nguồn gốc xuất phát từ các điều kiện ràng buộc của mạng truyền tải.
Trong mơ hình này nó bao gồm các ràng buộc về độ tin cậy và trong chiến lược
điều khiển.
R. Romero và A. Monticelli đưa ra ý tưởng của họ là áp dụng phương pháp
phân hoạch theo bậc ( hierarchical) để giải quyết vấn đề qui hoạch mạng truyền tải
[17]. Phương pháp này cơ bản tương tự như các phương pháp trước ngoại trừ họ sử
dụng thêm 3 mơ hình mạng khác nhau đó là mơ hình phân bố cơng suất DC, mơ
hình vận tải, mơ hình lai. Các ý tưởng của họ được minh họa thông qua một vấn đề
mở rộng và kết quả từ các vấn đề phụ được chia nhỏ ( chi phí vận hành và chi phí
đầu tư) được giải ln phiên sử dụng 3 mơ hình trên cho đến khi hội tụ.

Tuy nhiên vấn đề phụ về chi phí đầu tư được giải bằng qui hoạch tuyến tính,
trong khi vấn đề về chi phí vận hành được giải theo thuật tốn của tác giả.
2.1.5 Phương pháp tìm kiếm Gradient
Phương pháp tìm kiếm Gradient là chương trình tốn học phi tuyến nó được áp
cho qui hoạch mạng truyền tải [18] . Hàm mục tiêu của mạng truyền tải nhận được
là một chỉ tiêu thực hiện như là dòng sự cố hoặc tổn thất trong hệ thống. Phương
pháp này bắt đầu với một giải pháp dùng phân bố tải DC cho mạng truyền tải ban
đầu và dự báo nguồn và tải trong tương lai. Các chỉ tiêu thực hiện của hệ thống
được tính và các hiệu chỉnh lại mạng khi chỉ tiêu có độ lệch ứng với tổng trở mạng.
Một lần nữa lại sử dụng phương trình phân bố tải DC và giải lập lại nhiều lần cho
đến khi khơng cịn độ lệch về chỉ tiêu thực hiện lúc đó sẽ đạt được một mạng tối ưu.
Xem xét một trạng thái dao động tĩnh được ứng dụng trong qui hoạch mở rộng
mạng truyền tải đựoc thực hiện bởi Yuan-Yin Hsu năm 1989 [18]. Chỉ tiêu thực
hiện của phương pháp này là độ dao động về tần số và họ áp dụng cho hệ thống
điện của Đài Loan. Kết quả là có ít phân bố cơng suất trên đường dây chính, có độ
đệm tốt hơn ở tần số cơ học thấp, các chỉ tiêu khác như là giới hạn công suất truyền
tải max, dòng sự cố, ổn định quá độ, khía cạnh kinh tế cũng được xem xét.


Trang 10

2.2 Mơ hình tối ưu tốn học theo thời gian ( qui hoạch động)
Khơng giống như mơ hình qui hoạch mạng truyền tải tĩnh, mơ hình tốn ưu
theo thời gian hay là mơ hình tối ưu động có xem xét đến thời gian lắp đặt trong
giai đoạn mới thông qua khoảng thời gian nhận được [19]. Các mơ hình qui hoạch
động có thể bao gồm cả tỉ lệ lạm phát và lợi nhuận như là chi phí vận hành hàng
năm để so sánh với các phương án qui hoạch mạng.
Trong năm 1993 El-Metwally và Harb đã đưa ra một phương pháp mà có thể
được sử dụng trong một mơ hình động[19] Mơ hình này dựa trên việc sử dụng tổng
dẫn gần đúng và qui hoạch toàn phương. Vấn đề được giãi quyết thơng qua chi phí

đầu tư, tổn thất, phân bố tải, các ràng buộc về độ tin cậy bao gồm cả tỉ lệ lạm phát
và lợi nhuận.Thuật toán tối ưu tĩnh và động được sử dụng cho hệ thống 6 bus kết
quả là cấu trúc mạng cuối cùng dùng tối ưu tĩnh khác với cấu trúc dùng qui hoạch
động, cũng như tồn bộ chi phí kết quả từ qui hoạch động thì ít hơn dùng qui hoạch
tĩnh bởi vì qui hoạch động được thực hiện theo sự phát triển của phụ tải.
2.3 Các cơng cụ trí tuệ nhân tạo
Qui hoạch mạng truyền tải có thể sử dụng các cơng cụ trí tuệ nhân tạo (AI).
Đặc điểm chính của các cơng cụ nghiên cứu này đó là họ có thể hội tụ giải pháp tối
ưu từ các giải pháp ngẫu nhiên. Các phương pháp có thể cung cấp tìm ra giãi pháp
tối ưu với ít thời gian tính tốn với cùng hoặc cho kết quả tốt hơn các công cụ tối ưu
khác. Bên cạnh đó nó có thể được mơ hình theo cách rất đơn giản để giải quyết một
hệ thống lớn, các công cụ bao gồm : Mô phỏng tơi thép , thuật tốn Gene, Mạng
neuron nhân tạo, phương pháp tìm kiếm Tabu, Fuzzy Logic.
2.3.1 Phương pháp mơ phỏng tôi thép
Khái niệm căn bản của phương pháp mô phỏng tơi thép (SA) là phải có sự cân
bằng nhiệt trong suốt q trình phân tích trạng thái[21-22]. Thuật tốn SA có thể bắt
đầu theo trình tư sau :
Bước đầu tiên là khởi động biến yêu cầu, giống như nhiệt độ, thừa nhận rằng
giải pháp lưu hành là một giải pháp tối ưu
Bước tiếp theo là đánh giá hàm chi phí của giá trị biến mới và cập nhật lại lời
giải trước nếu chi phí thắp hơn lời giải trước


Trang 11

Giải pháp chấp nhận được là giải pháp được kiểm tra thông qua sự so sánh
giữa các số lượng ngẫu nhiên, hàm mũ nhiệt độ và chi phí biến đổi. Song song với
đó, một sự kiểm tra cân bằng nhiệt và giảm nhiệt độ phải được thực hiện cùng lúc
với khi cập nhật kết quả mới, nếu kết quả này được mong đợi. Một đặc tính tốt của
thuật tốn SA đó là song song với giải pháp tối ưu nó cung cấp một số lời giải cục

bộ được tìm thấy trong suốt q trình mơ phỏng. Các giải pháp gần tối ưu có thể
được phân tích nhiều bởi người qui hoạch để xem xét đến các hệ số khác hơn là các
khoảng chi phí mở rộng. Phương pháp mơ phỏng tôi thép được áp dụng trong qui
hoạch mạng truyền tải [21-22]. Mơ hình đã được cơng thức hóa cũng như vấn đề
kết hợp giữa qui hoạch số nguyên và qui hoạch phi tuyến. Mạng được đặc trưng
bằng một mô hình phân bố cơng suất DC.
Năm 1996 R Romero và các cộng tác đã áp dụng phương pháp SA cho hệ
thống 6 bus [21] kết quả đạt được với phương pháp này đã được chấp nhận thông
qua so sánh với các kết quả nhận được từ các phương pháp tối ưu khác. Trong
trường hợp này lời giải tối ưu là thêm vào đường dây thứ 6 trong liên kết mạng hiện
hữu.
Năm 1997 R. Romero cũng áp dụng phương pháp tôi thép sử dụng đa bước xử
lý trong máy tính [22]. Phương pháp này được gọi là phương pháp tôi thép song
song. Mục đích chính của phương pháp này là đưa đến tăng tốc độ cân bằng nhiệt.
Điều này có nghĩa là có một giải pháp tối ưu với ít thời gian tính tốn.


Trang 12

2.3.2 Thuật tốn Genetic
Thuật tốn gen có khả năng tìm ra các giải pháp gần tối ưu , tuy nhiên bản chất
của gen sẽ bị yếu khi nó xem xét đến các điều kiện ràng buộc không cân bằng. Nói
chung thuật tốn gen là một cơng cụ hiệu quả để thực hiện nghiên cứu rộng rãi. Ý
tưởng của phương pháp gen là các trạng thái của lời giải cho phép tồn tại trong quần
thể. Như vậy vận hành của nó được thực hiện đến khi nào quần thể hội tụ đến lời
giải tịan cục.
Thuật tốn Gen được sử dụng vào năm 1996 ứng dụng trong phương pháp
qui hoạch động mạng truyền tải [23]. Mục đích của việc sử dụng phương pháp gen
là xác định tinh kinh tế gắn liền với việc lựa chọn hệ thống truyền tải trong môi
trường tiếp cận . Thuật toán Gen cố gắng cực tiểu hàm mục tiêu bằng các biến chi

phí đầu tư nguồn phát và tổn thất.
Hệ thống điện của Chile được chọn để áp dụng phương pháp này. Nó được
nghiên cứu trong giai đoạn qui hoạch 10 năm. Mạng này được đặc tính hóa bởi cấu
trúc chiều dọc hình tia, bao gồm hầu hết khả năng lắp đặt nguồn phát của nó. Giải
pháp được lựa chọn sau khi xem xét đến điều kiện phân bố công suất thực và các
điều kiện ràng buộc về độ tin cậy, Các kết quả đạt được từ sơ đồ ban đầu mà nó
tương ứng với một trong những quần thể ban đầu. Ngoài ra ,các thành viên mới của
quần thể được tạo ra bởi các thay đổi tạo ra ngẫu nhiên và bằng một cách xác định
từ độ nhạy rời rạc.
Cũng năm 1998 Gallego và Eta áp dụng thuật tốn Gen vào hệ thống điện phía
bắc và nam Brazil [24] . Từ khi hệ thống này chưa biết đến các giải pháp tối ưu,
Thuật toán Gen so ra ít chi phí hơn các mơ hình khác.


Trang 13

2.3.3. Mạng neural nhân tạo và thuật toán Gen
Mục đích cơ bản của mạng neural nhân tạo là để nhận ngỏ vào 0-1 để cực tiểu
hàm chi phí vơ hướng của mạng. Kế đến ngỏ vào này sẽ được áp dụng cho vấn đề
cực tiểu hoặc cực đại với các ràng buộc được xem xét. Điều này có nghĩa là cho
phép vận hành nhanh các trạng thái lời giải nhưng nó cũng chỉ ra rằng đó chính là
điểm khó của mạng neuron nhân tạo để tìm ra giải pháp tối ưu.
Cả mạng neural và Gen được sử dụng để chuẩn bị một số nhiều các giải pháp
để giải quyết vấn đề tối ưu [25], Gen và mạng nhân tạo được sử dụng năm 1995
trong lĩnh vực tối ưu mạng truyền tải. Và nó được thực hiện bằng cách sử dụng tính
tốn kết hợp lai hóa giữa Neural và Gen nhằm tạo ra một cơng thức khác biệt để tìm
ra lời giải tối ưu. Hệ thống 6 bus được sử dụng để chỉ ra tính hiệu quả của phương
pháp này. Phương pháp này có thể tìm ra nhiều lời giải tốt trong một thời gian hợp
lý.
2.3.4 Phương pháp tìm kiếm Tabu(TS)

Đặc điểm chính của phương pháp tìm kiếm Tabu là sử dụng cấu trúc bộ nhớ để
trực tiếp xử lý vấn đề nghiên cứu. Giải thuật tìm kiếm Tabu bắt đầu với cấu trúc
mạng truyền tải(hay một tập cấu trúc thực hiện tìm kiếm song song). Từ đó tìm ra
cấu trúc lân cận với cấu trúc hiện hành sau đó giải thuật sẽ chuyển tới cấu trúc tối
ưu nhất ( chi phí đầu tư nhỏ nhất). Đặc điểm của tìm kiếm Tabu là loại bỏ sự tìm
kiếm vịng. Vì vậy sử dụng bộ nhớ trở nên quan trọng đối với giải thuật. Những cơ
chế khác của giải thuật tìm kiếm Tabu là tăng cường và đa dạng. Cơ chế tăng cường
giúp giải thuật tìm kiếm một cách tồn diện khu vực có thể tồn tại điểm tối ưu cục
bộ. Mặt khác cơ chế đa dạng giúp giải thuật mở rộng vùng tìm kiếm tới những
khơng gian chưa được khám phá, đây là đặc điểm quan trọng giúp giải thuật không
bị kẹt ở giải pháp tối ưu cục bộ[35].
Năm 1998 R.Romero và El Al đã đưa ra một phương pháp mới[26] Phương
pháp này lai giữa ý tưởng của phương pháp tìm kiếm Tabu với phương pháp mô
phỏng tôi thép và thuật toán Gen. Tuy nhiên áp dụng vào hệ thống điện miền nam
và miền bắc của Brazil không đạt hiệu quả bằng với thuật tốn Gen và phương pháp
tơi thép.


Trang 14

2.4 Phương pháp Heuristic
Trong phương pháp Heuristic việc bổ sung thêm mạch tốt nhất, hoặc thay đổi
cấu trúc mạch trong mạng nhận được bằng chương trình máy tính tự động ở mõi
trạng thái xử lý thiết kế mạng. Người qui hoạch có thể chấp nhận nó hoặc điều
chỉnh nó theo u cầu của mình. Mơ hình tạo ra có thể được chọn trong số các mơ
hình. Trước tiên mơ hình phân bố tải DC nó thỏa mãng u cầu về phân bố công
suất thực trên mỗi đường dây với giới hạn về khả năng mang tải của đường dây. Mơ
hình vận tải là mơ hình thứ 2 nó thỏa mãng định luật Kirchoff 1. Nó quan tâm đến
phân bố cơng suất trong mạng tại mỗi bus . Mơ hình cuối cùng là mơ hình lai nó kết
hợp tính chất của phương trình phân bố tải DC và mơ hình vận tải [20].

Trong suốt q trình phân tích qui hoạch mạng . Đầu tiên thiết lập cơng thức
cho mơ hình kế đến bổ sung vào thiết bị mới và được tính tốn lại. Chương trình
được lặp lai cho đến khi một cấu hình cân đối giữa nguồn và tải được thực hiện. Nói
chung phương pháp này xem xét ở khía cạnh kinh tế phải được thỏa mãng ở mỗi
bước xử lý . Song song với đó mơ hình có tỉ số chi phí/ lợi nhuận thấp nhất sẽ được
chọn. Tuy nhiên điểm lợi của các mơ hình Heuristic có mối tương giao giữa người
qui hoạch và máy, đơn giản và logic. Người lập trình có thể quan sát các bước xử lý
mở rộng và can thiệp vào khi có yêu cầu.
Chopin đưa ra ví dụ về sử dụng mơ hình Heuristic [20]. Năm 1993 Gerado
Latorre và Ignacio Peter đã xây dựng công thức về qui hoạch phát triển hệ thống
nhằm cực tiểu tồn bộ chi phí hàng năm. Lời giải này thỏa mãng tính phân hoạch
giữa các mơ hình phụ về chi phí vận hành và chi phí đầu tư và mạng được đặc trưng
bằng mơ hình phân bố tải DC.
Bài toán bắt đầu từ một sơ đồ qui hoạch mở rộng ban đầu được cấp cho nguời
sử dụng trong đó thuật tốn đưa ra sơ đồ qui hoạch ban đầu bằng cách thực hiện
các bước cục bộ. Mỗi một phương án qui hoạch được đưa ra bởi tìm kiếm Heuristic
được xem xét bằng các vấn đề phụ tương ứng phải phù hợp để xác định chi phí đầu
tư, chí phí vận hành và độ tin cậy.
Phương pháp tìm kiếm Heuristic của Chopin tránh đi việc lặp lại trong việc
đánh giá các phương án và hầu như bỏ qua việc cắt bớt không gian của lời giải. Tuy


Trang 15

nhiên việc cắt giãm không thể tránh khỏi trong các vấn đề về kích cở thực của mạng
mở rộng mặc dù chưa có bằng chứng về việc cắt bớt chương trình đếm của Chopin


Trang 16

Nhận định và đưa ra phương pháp áp dụng
Bất kỳ dùng công cụ nào được sử dụng để giải quyết vấn đề quy hoạch điều
nhằm đạt được một cấu trúc mạng điện tối ưu. Hiện tại có các phương pháp: Mơ
hình tối ưu tốn học tĩnh, mơ hình tối ưu động, các thuật tốn trí tuệ nhân tạo. Tuy
nhiên mỗi thuật tốn đưa ra điều có một hạng chế nhất định khi ứng dụng trong thực
tế, và cũng đã đạt được nhiều kết quả khả quan (đã tìm hiểu ở phần trên).
So sánh với quy hoạch mạng điện dùng giải thuật heuristic thì phương pháp tối
ưu tốn học thì nó xem xét mói tương quan giữa các biến và kết quả là nó mang
nặng tính lý thuyết, các phương pháp dung các cơng cụ trí tuệ nhân tạo thì phụ
thuộc nhiều vào kinh nghiệm của người qui hoạch trong cách chọn thông số ban
đầu. Tuy nhiên số lượng các biến trong quy hoạch mạng là rất lớn và điều kiện ràng
buộc là rất phức tạp vì vậy gây ra khó khăn khi giải quyết một bài tốn lớn vì vậy
khuynh hướng mở rộng là quy hoạch mạng điện dung giải thuật quy hoạch heuristic
với ưu điểm là tính tốn đơn giản đáp ứng thời gian tính tốn nhanh dể dàng sử
dụng cho một hệ thống điện lớn, các bước tính tốn dể dàng được kiểm sốt và can
thiệp bất kỳ lúc nào trong q trình thực hiện, tính linh động cao, cách tính tốn rất
gần gủi và dể hiểu đối với bất cứ người nào có kiến thức về hệ thống điện.


Trang 17

CHƯƠNG III:
CÁC VẤN ĐỀ TOÁN HỌC TRONG QUI HOẠCH
Qui hoạch truyền tải hệ thống điện đưa ra vấn đề là phải xác định số lượng các
đường dây tối ưu mà nên được thêm vào trong mạng đang tồn tại nhằm để đáp ứng
cho yêu cầu dự báo phụ tải, cũng như phải đáp ứng vấn đề về kinh tế, các mục tiêu
ràng buộc về vận hành. Mục tiêu là phải cực tiểu chi phí của mạng sau khi mở rộng
trên cơ sở phát triển từ cấu hình mạng ban đầu, các nguồn phát, các nhu cầu được
dự báo cho từng năm.
Qui hoạch mạng truyền tải luôn phải xem xét đến các hạn chế của phần mở

rộng, phát triển mạng. Điều đó có thể sẽ ảnh hưởng đến các quyết định đưa ra khi
xây dựng một đường dây truyền tải mới. Cũng như các kết quả đạt được từ các công
cụ qui hoạch đã được sử dụng cho một điện lực nào đó phải thích hợp với các thay
đổi như là như điều kiện môi trường mới thay đổi. Điều này có nghĩa là các cơng cụ
qui hoạch phải khơng những phù hợp với nhu cầu mới mà cịn khơng gây ra một tổn
thất nào khi giải quyết các vấn đề tương tự ở môi trường khác.
Chương này sẽ thảo luận chi tiết về các đặc trưng toán học của vấn đề qui
hoạch phát triển mạng truyền tải. Nó xem xét làm thế nào để phù hợp với yêu cầu
về chi phí vận hành và chi phí đầu tư. Nó cũng sẽ xác định các điều kiện ràng buộc
mà nó nên phải xem xét trong suốt quá trình qui hoạch[34].
Vấn đề về quan điểm[34]
Qui hoạch mạng truyền tải phải đưa ra vài quan điểm. Nói chung các quan
điểm liên quan đến vận hành các phương tiện truyền tải mới mà sẽ được lắp đặt và
và chi phí đầu tư xây dựng và chi phí vận hành liên quan đến vấn đề về kỹ thuật và
các ràng buộc về kinh tế. Có các vấn đề quan trọng khi đưa ra phát triển một hệ
thống điện nào đó ở một chi phí nhỏ nhất và hơn nữa phải xét đến tất cả các khía
cạnh liên quan đến yếu tố kinh tế và những mặt hạn chế mà khi nó được đặt vào
trong một hệ thống cụ thể. Mạng truyền tải được thiết lập công thức như sau:


Trang 18

NB

min v = ∑
i =1

NB

NL

j =1

i =1

∑ cij nij + K ∑ Ri I i2

(3.1)

Trong đó
cij : Chi phí khi thêm vào của nhánh i-j
nij : Số lượng mạch thêm vào nhánh i-j
NB: Tổng số lượng Bus trong hệ thống
k : Hệ số tổn thất
Ri : Điện trở trên đường dây thứ i
Ii : Dòng điện trên đường dây thứ i
Phương trình (3.1) là một vấn đề kết hợp tiêu biểu. Nó thiên về kết hợp các
biến có tính quyết định lớn đối với hệ thống. Độ phức tạp liên quan đến sự thật là có
nhiều trường hợp mà trong đó qui hoạch khơng đơn giản là tăng cường cho mạng
đang tồn tại. Để đãm bảo khả năng kết nối của mạng, việc chịu đựng tổng hợp thậm
chí cịn nặng hơn nó làm việc trong tình trạng vận hành đơn, tăng cường chỉ là một
phần của các vấn đề.
Hệ số K phụ thuộc vào số năm vận hành và chi phí trên mỗi kWh, điều này có
nghĩa là số năm vận hành và số kWh tăng thì hệ số tổn thất cũng tăng.
Phương trình phân bố tải DC được sử dụng trong đó dịng điện I trong (3.1) gần
xắp xỉ bằng công thức phân bố, điện áp được cho bằng 1 ở tất cả các bus
Phương trình phân bố DC[33]
Để giải quyết vấn đề qui hoạch mạng truyền tải, mơ hình phân bố tải DC được
sử dụng. Mặc dù phương trình phân bố tải AC cho ra chi phí vận hành chính xác
hơn, nhưng phương trình phân bố cơng suất DC được xem là cần thiết cho mục đích

qui hoạch bởi vì tính đơn giản của nó và tốn ít thời gian tính toán.
Xem xét đặc trưng của phương trình phân bố cơng suất AC có dạng như sau:
NB

Pi = Vi ∑Vk (Gik cos(θi − θ k ) + Bik sin(θ i − θ k )
k =1

(3.2)


Trang 19

NB

Qi = Vi ∑Vk (Gik sin(θ i − θ k ) + Bik cos(θ i − θ k )

(3.3)

k =1

Pi : Công suất thực của bus i
Qi : Công suất kháng của bus i
Vi : Biên độ điện áp của bus i
Gik : Phần thực của phần tử (i,k) của ma trận tổng dẫn
Bik : Phần ảo của phần tử (i,k) của ma trận tổng dẫn
NB: Tổng số bus
Phương trình phân bố DC, chúng ta thừa nhận như sau:
-

Vi =1 cho tất cả các bus i

-

Sin(θ i − θ k ) ≈ θi − θ k , cos(θ i − θ k ) ≈ 1

-

Gik ≈ 0

Phương trình phân bố AC trong (3-2) được đơn giản thành phương trình phân bố
DC có dạng như sau :
NB

Pi = ∑ Bik (θi − θ k ) i = 1,....., NB (3.4)
k =1

Hoặc ma trận có dạng :
P = Bθ

(3.5)

Trong đó P là vectơ công suất bơm vào nút và phần tử thứ I của nó nhận được
Pi = PGi − PDi

(3.6)

Trong đó PGi và PDi là cơng suất phát ra và cơng suất tải tương ứng nút thứ i.
Phương trình (3.5) cũng có thể biểu diễn như sau:
θ = XP

(3.7)

Trong đó X là ma trận tổng trở nút
Tương tự (3.5) ta có phương trình cơng suất thực trên nhánh i-j
Pij = − Bijθ ij =

θi − θj
xij

(3.8)

Hoặc viết dưới dạng ma trận
PL = BLφ

(3.9)


Trang 20

Trong đó PL là vectơ nhánh cơng suất thực và φ là vectơ độ lẹch góc pha
Thừa nhận rằng ma trận tỉ lệ của mạng là A, ta có thể viết thành
φ = Aθ

(3.10)

BL là ma trận đường chéo của ma trận nhánh tổng dẩn. L là số nhánh trong hệ
thống.
Các phương trình (3.5),(3.7) và (3.9) là phương trình tuyến tính là các phương
trình đặc trưng cho các phương trình phân bố DC. Dưới các điều kiện nhận được
của hệ thống vận hành, biến trạng thái θ có thể đạt được bằng phân tích tam giác

hoặc ma trận nghịch đảo của phương trình (3.10).
Từ các thảo luận trên ta có thể thấy rằng nó rất đơn giản để giải quyết vấn đề về
trạng thái của hệ thống và phân bố cơng suất tác dụng bằng các phương trình phân
bố DC. Nó có thể được được chỉ ra điều đó bởi vì các phương trình là tuyến tính, nó
có thể thực hiện tính tốn phân bố tải nhanh sau khi thêm vào hoặc sự cố một đường
dây.
Thừa nhận rằng ma trận tổng trở nút ban đầu của hệ thống là X và nhánh k được
kết nối giữa nút i và nút j. Với xk là kháng trở của nhánh k thêm vào và một mạng
mới được hình thành và lúc đó ma trận vectơ trạng thái mới được thiết lập từ ma
trận tổng trở và trạng thái vectơ mạng ban đầu.
Ma trận tổng trở mới được thiết lập như sau:
X ′ = X + β k Xek ekT X

βk =

−1
xk + χ k

χ K = ekT Xek = xii + x jj − xij − x ji

(3.11)
(3.12)
(3.13)

Độ thay đổi của ma trận tổng của ma trận tổng trở nút nhận được bằng:
X ′ − X = β k Xek ekT X

(3.14)

Và độ thay đổi vectơ trạng thái :

Δθ = ΔXP = β k Xekφk

(3.15)

Trong đó φk = φi − φ j là góc lệch pha của nhánh k trước khi thêm vào
Và vectơ trạng thái mới nhận được


Trang 21

θ ′ = θ + Δθ = θ + β k Xekφk

(3.16)

Vì vậy nhánh k được thêm vào ma trận tổng trở mới và vectơ trạng thái mới được
tạo thành từ các thông số của ma trận ban đầu. Khi nhánh k bị sự cố các phương
trình trên xk được thay bằng –xk
Và khi đó độ lệch của vectơ ma trận trạng thái có dạng như sau:
Δθ =

−1
Xekφk
xk

(3.17)

So sánh với phương trình (3.15) thì phương trình (3.17) thì β k =

−1
được thay

xk + χ k

thế bằng -1/xk . Đó là bởi vì phương trình (3.17) chỉ ra rằng điện áp các nút ln
bằng 1, nó bỏ qua ảnh hưởng của nhánh k lên điện áp tại các nút. Nếu bỏ qua ảnh
hưởng của nhánh k thì cũng bỏ qua nguồn góc của sự gia thay đổi của ma trận tổng
trở nút.
Nếu nhánh k bị sự cố gây ra làm cho hệ thống mất liên kết thì ma trận tổng trở
mới X ′ không tồn tại và β k không xác định hay nói cách khác χ k − xk = 0 vì vậy rất
dể dàng để kiểm tra có hay không việc sự cố một đường dây gây ra hệ thống mất
liên kết bằng cách sử dụng phương trình phân bố DC. Bên cạnh đó nó cịn có thể
thực hiện cho phân tích mất một đường dây. Thêm vào đó phương trình (3.15) và
phương trình (3.17) cũng được tổng quát quá cho phân tích mất điện hai đường dây.
Các loại ràng buộc trong qui hoạch
Bất kỳ một mạng điện nào cũng bao gồm ít nhất một nguồn phát, và một
đường dây truyền tải. Vì vậy có 3 u cầu cần phải thỏa mãng đó là :
1- Tổng cơng suất phát ra trên mạng phải lớn hơn hoặc bằng công suất tải
2- Nhiệt độ giới hạn của đường dây mới và đường dây đang tồn tại không
thể bị vượt quá khi đang vận hành phân bố công suất trên mạng mới.
3- Phải có một hoặc nhiều đường dây truyền tải đang tồn tại hoặc có thể đưa
vào để kết nối tất cả các bus trong hệ thống.
Các hạn chế phải được điều chỉnh bằng các đặc trưng toán học để đãm bảo rằng
các giải pháp toán học là nằm trong yêu cầu qui hoạch. Phần này chúng ta giải thích


Trang 22

về các ràng buộc trong vấn đề qui hoạch mà nó phải thỏa mãng trong suốt q trình
qui hoạch
1 .Giới hạn cơng suất nhánh
| Pil |≤ Pilmax

(3.18)

Trong đó
Pilmax : Là cống suất nhánh giữa bus i và bus l.

Mô hình phân bố tải DC mỗi phần tử của cơng suất nhánh trong ràng buộc (3.17) có
thể được miêu tả như sau:
Pil = ( Z il / X il )(θi − θl )

(3.18)

Trong đó :
Zil : Là giá trị biến đặc trưng cho tổng đường nối song song giữa bus i và bus l
Xil : Là điện kháng giữa bus i và bus l
θ i : Là gốc điện áp tại bus thứ i

Kế tiếp tổng quát dạng thành dạng ma trận, ràng buộc trong (3.5) trở thành
B.θ = P

(3.19)

Trong đó B là ma trận tổng dẩn, trong đó Bij=-(1/Xij) là các phần tử trên đường chéo
phụ và Bii =

∑B

l ∈Ω i

il

là các phần tử thuộc đường chéo chính

l ∈ Ωi : Là các nhánh liên kết đến bus i

θ

: Là vectơ góc của điện áp nút

2. Góc điện áp bus
Khi phương trình phân bố DC được đưa vào sử dụng, biên độ điện áp bus sẽ
khơng có bất kỳ ảnh hưởng nào trong phân tích. Điều kiện ràng buộc góc điện áp sẽ
được xem xét. Các ràng buộc sẽ được bắt đầu khi tính tốn góc pha ở tại bus i
θ ical góc này sẽ ít hơn góc pha cực đại θ imax
| θ imax |≥| θical |

(3.20)

3.Phạm vi lắp đặt
Điều quan trọng là phải xác định được vị trí và khả năng của đường dây mới
được yêu cầu thêm vào. Đó là bởi vì người qui hoạch phải có được một tầm nhìn


Trang 23

mang tính chiến lược xem xét đến tác động của môi trường và phải phù hợp xét về
mặt kinh tế. Vì vậy phạm vi phải được xem xét bởi người qui hoạch và xem nó như
là một trong số các vấn đề ràng buộc. Như vậy số lượng đường dây theo đúng lộ
trình phải được giới hạn và khoảng không gian giữa pha và đất nên được chọn để
thỏa mãng điều kiện an tồn của mơi trường xung quanh. Về mặt toán học, điều

kiện ràng buộc này xác định vị trí đường dây và số lượng đường tối đa có thể được
lắp đặt trong vị trí đặt biệt và được đặc trưng bằng :
0 ≤ nij ≤ nijmax

(3.21)

nij : Là tổng số lượng mạch thêm vào trong nhánh i-j, nij=xij/yij
xij : Trở kháng thêm vào nhánh i-j
yij : Kháng trở ban đầu trong nhánh i-j
4. Công suất cân bằng ở tại mỗi bus
Điều kiện ràng buộc này kiểm tra rằng cần thiết phải tạo ra cân bằng giữa phụ
tải, tổn thất trên đường dây và các nguồn phát. Về mặt toán học điều này được đặt
trưng bằng:
g = d + Bθ + r

(3.22)

g : Vectơ nguồn phát đang tồn tại trong hệ thống điện qui hoạch
d : Vectơ phụ tải yêu cầu trong tất cả các nút của hệ thống
B : Ma trận tổng dẫn
θ : Vectơ góc pha điện áp bus

r : Nguồn phát bên ngoài cần trong trường hợp tổn thất truyền tải lớn hoặc hệ
thống không cân bằng
5. Độ tin cậy của nhánh thêm vào
Vấn đề qui hoạch mạng truyền tải không chỉ xem xét trong tình trạng vận hành
bình thường mà cịn nên bao gồm các tình trạng có sự cố ngẫu nhiên phụ thuộc vào
những thay đổi bên trong hệ thống. Ví dụ như : sự cố nguồn phát, sự cố đường dây,
thay đổi phụ tải..vvv. Sự cố nguồn phát đã được xem xét rồi trong vấn đề qui hoạch
nguồn phát. Tương tự như trong trường hợp phụ tải thay đổi cũng xem xét rồi trong

Trang 24

phần đặc tính đường cơng của phụ tải. Vì vậy chỉ cịn xem xét tình huống mất điện
trên một đường dây để đạt được chi phí vận hành yêu cầu.
Nói chung hầu hết các tình huống mất điện trên đường dây là đường dây đơn, rất
hiếm khi mất điện cùng lúc nhiều đường dây. Vì vậy trong phần qui hoạch ta chỉ
cần xét hai tình huống đó là sự cố đường dây đơn và hai đường dây đồng thời là đủ.


Trang 25

CHƯƠNG IV :
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP QUI HOẠCH
HEURISTIC VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN HOẠCH PQ [33]
Các phương pháp qui hoạch Heuristic
Như ta đã biết phương pháp qui hoạch heuristic được dựa trên phân tích trực
quan. Nó gần với cách mà các kỹ sư nghĩ. Nó có thể đưa ra một mạng điện được
thiết kế khá hoàn hảo được dựa trên kinh nghiệm và phân tích, Tuy nhiên nó khơng
là một phương pháp tối ưu tốn học chặt chẽ. Trong vấn đề qui hoạch mạng điện,
phương pháp Heuristic phát đưa ra một ứng dụng rộng rãi, bởi vì tính đơn giản, linh
động, tốc độ tính tốn nhanh, đơn giản cho người qui hoạch đưa ra quyết định và có
khả năng đạt được một giãi pháp tối ưu, giải pháp này đáp ứng yêu cầu thực tế về
mặt kỹ thuật
Phương pháp heuristic bao gồm việc kiểm tra quá tải, phân tích độ nhạy và thiết
lập sơ đồ thơng tin.
-

Kiểm tra quá tải :

Trong trạng thái sơ đồ thông tin của mạng, câu hỏi đặt ra là khả năng truyền tải

có thỏa hay chưa? Có bất kỳ đường dây nào q tải hay khơng ?. Vì vậy việc kiểm
tra q tải nên được thực hiện. Phụ thuộc vào yêu cầu vận hành trong điều kiện vận
hành bình thường và trong điều kiện bị sự cố và chúng ta phải đãm bảo rằng khơng
có bất kỳ sự q tải nào trong điều kiện vận hành bình thường, thậm chí dưới điều
kiện mà ở đó có một đường dây bị sự cố. Nguyên lý này được gọi là nguyên lý kiểm
tra N-1. Vì vậy để kiểm tra một đường dây bị quá tải, việc phân bố tải và tính tốn
mất điện đường dây trở nên rất quan trọng.
Phương trình phân bố tải AC có thể được sử dụng để thực hiện chính xác phân
tích phân bố tải và đưa ra đầy đủ về tình trạng phân bố cơng suất thực, cơng suất
kháng, biên độ điện áp, góc pha trong hệ thống. Tuy nhiên dẫn đến một khối lượng
cơng việc tính tốn lớn khi nó cần thiết phải thực hiện tính tốn và phân tích nhiều