Nghiên cứu xây dựng chương trình đánh giá hiệu quả các phương án giảm tổn thất điện năng áp dụng cho lưới điện phân phối thành phố đà lạt

..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN PHẠM HIẾU NHÂN

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH GIÁ
HIỆU QUẢ CÁC PHƯƠNG ÁN GIẢM TỔN THẤT
ĐIỆN NĂNG, ÁP DỤNG CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
THÀNH PHỐ ĐÀ LẠT

Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện
Mã số

: 60.52.02.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN HỮU HIẾU

Đà Nẵng - Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi.
Các số liệu, kết quả tính toán trong luận văn là trung thực và chưa từng được
ai cơng bố trong bất cứ cơng trình nào.

Tác giả luận văn

Nguyễn Phạm Hiếu Nhân


TRANG TĨM TẮT TIẾNG ANH
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÁC
PHƯƠNG ÁN GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG, ÁP DỤNG CHO LƯỚI ĐIỆN
PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ ĐÀ LẠT
Học viên: Nguyễn Phạm Hiếu Nhân

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 60.52.02.02

Trường Đại học Bách Khoa - ĐHĐN

Khóa: K33ĐL

Tóm tắt – Giảm tổn thất điện năng là một công tác quan trọng của ngành điện lực Việt Nam.
Tuy nhiên, việc thực hiện công tác này chưa quan tâm đúng mức đến chi phí kinh tế. Luận
văn trình bày một hướng mới cho cơng tác này đó là đưa ra một tập hợp các kết quả thể hiện
mối tương quan giữa chi phí đầu tư nhằm mục đích giảm tổn thất điện năng và chi phí tương
đương có được do cơng tác này mang lại. Do đó, chúng ta có nhiều cơ hội lựa chọn được
phương án phù hợp hơn với thực tế khả năng đầu tư nhưng vẫn đảm bảo được tính hiệu quả.
Bên cạnh đó, việc xác định được điểm đầu tư hiệu quả nhất trong việc giảm tổn thất lưới điện
sẽ giúp hạn chế việc lãng phí nguồn vốn.
Từ khóa – tối ưu đa mục tiêu, bù cơng suất phản kháng, tổn thất công suất.

RESEARCH PROJECT: REDUCING POWER LOSSES EFFECTIVE APPLYING TO DALAT CITY'S ELECTRICITY GRID CONTEXT
Abstract - Reduce power losses is an important task of the electric power industry in

Vietnam. However, the implementation of this work is not yet properly concern to economic
cost. The thesis presents a new direction for this work which is bringing out a collection of
results demonstrated correlation between investment costs intended to reduce power losses
and cost the equivalent of having been caused by this work brings. Therefore, we have many
opportunities to select options that better fit the fact likely to invest but still ensure
effectiveness. Besides, determining the most effective investment score in reducing losses of
grid will help to limit the waste of ability.
Keywords – Multi-objecttives optimization, load compensation ,power loss.


MỤC LỤC
TRANG BÌA
LỜI CAM ĐOAN
TRANG TĨM TẮT TIẾNG ANH
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài .....................................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu ...............................................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...........................................................................2
4. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................2
5. Bố cục của luận văn ................................................................................................2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI &TỔN THẤT TRÊN
LƯỚI ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI .....................................................................3
1.1. Tổng quan về lưới điện phân phối ............................................................................3
1.2. Đặc điểm lưới điện phân phối ..................................................................................3
1.2.1. Sơ đồ hình tia .....................................................................................................3
1.2.2. Sơ đồ mạch vòng ...............................................................................................4

1.3. Tổn thất và nguyên nhân gây tổn thất ......................................................................5
1.3.1. Tổn thất kỹ thuật ................................................................................................5
1.3.2. Tổn thất thương mại ..........................................................................................6
1.4. Bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối ................................................7
1.4.1. Bù công suất phản kháng ...................................................................................7
1.4.2. Yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế ..........................................................................8
1.4.2.1. Tiêu chí kỹ thuật .........................................................................................8
1.4.2.2. Tiêu chí về kinh tế ......................................................................................9
1.4.3. Các phương pháp bù công suất phản kháng ......................................................9
1.4.3.1. Bù nối tiếp (Bù dọc) ...................................................................................9
1.4.3.2. Bù song song (Bù ngang) ...........................................................................9
1.4.4. Phương thức bù công suất phản kháng ..............................................................9
1.4.5. Phân tích ảnh hưởng của tụ bù đến tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện
năng của lưới phân phối xét trong một số trường hợp đơn giản ...............................10
1.4.5.1. Lưới phân phối có một phụ tải .................................................................10


1.4.5.2. Lưới điện phân phối có phụ tải phân bố đều trên trục chính ....................13
1.5. Kết luận chương 1 ..................................................................................................15
CHƯƠNG 2. LÝ THUYẾT XÂY DỰNG BÀI TOÁN TỐI ƯU ĐA MỤC TIÊU .16
2.1. Giới thiệu bài toán tối ưu nhiều mục tiêu ...............................................................16
2.2. Tối ưu Pareto ..........................................................................................................17
2.2.1. Khái niệm ........................................................................................................17
2.2.2. Định nghĩa về đường cong Pareto ...................................................................17
2.2.3. Mơ hình tốn học về đường cong Pareto .........................................................17
2.2.3.1. Định nghĩa về ưu thế ................................................................................17
2.2.3.2. Đường cong Pareto ...................................................................................18
2.3. Thuật toán NSGA-II ...............................................................................................19
2.4. Kết luận chương 2 ..................................................................................................22
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN ĐA MỤC TIÊU

BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ...................23
3.1. Tổng quan về chương trình.....................................................................................23
3.2. Giới thiệu về chương trình PSS/ADEPT ................................................................24
3.2.1. Các chức năng và ứng dụng của PSS/ADEPT ................................................24
3.2.2. Các bước thực hiện trên PSS/ADEPT để tính tốn vị trí bù tối ưu trên lưới
điện

.......................................................................................................................24

3.2.3. Nhận xét về bài toán CAPO của phần mềm PSS/ADEPT ..............................31
3.3. Giới thiệu về phần mềm MATLAB .......................................................................31
3.3.1. Giao diện làm việc của chương trình MATLAB .............................................32
3.3.2. Các hàm thơng dụng trong chương trình MATLAB .......................................32
3.4. Giới thiệu về phần mềm MATPOWER .................................................................34
3.4.1. Dữ liệu đầu vào của MATPOWER .................................................................35
3.4.1.1. Dữ liệu về nút ...........................................................................................35
3.4.1.2. Dữ liệu về máy phát .................................................................................36
3.4.1.3. Dữ liệu về nhánh.......................................................................................36
3.4.2. Các hàm thông dụng của MATPOWER .........................................................37
3.5. Xây dựng chương trình đề xuất ..............................................................................38
3.5.1. Xây dựng bài toán bù kinh tế mạng điện .........................................................38
3.5.2. Hàm tối ưu đa mục tiêu trong MATLAB ........................................................40
3.6. Cấu trúc chương trình đa mục tiêu .........................................................................42
3.6.1. Dữ liệu đầu vào................................................................................................42
3.6.2. Cấu trúc chương trình đa mục tiêu ..................................................................43
3.7. Kết luận chương 3 ..................................................................................................46


CHƯƠNG 4. ÁP DỤNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN ĐA MỤC TIÊU
BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TẠI THÀNH

PHỐ ĐÀ LẠT .............................................................................................................47
4.1. Giới thiệu lưới phân phối 22kV tại thành phố Đà Lạt............................................47
4.1.1. Khái quát chung ...............................................................................................47
4.1.2. Giới thiệu tuyến phân phối trung áp 22kV 472 Đà Lạt ...................................47
4.2. Tính tốn bù kinh tế cho lưới bằng PSS/ADEPT ...................................................50
4.3. Tính tốn đa mục tiêu bù kinh tế cho lưới bằng chương trình đề xuất ..................52
4.4. Kết luận chương 4 ..................................................................................................54
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................... 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 56
PHỤ LỤC .................................................................................................................... 57
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂ THẠC SĨ (bản sao)
BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC
PHẢN BIỆN.


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
- EVN: Tập đoàn Điện lực Việt Nam.
- MBA: Máy biến áp.
- NSGA-II: Fast Non -dominated Sorting Genetic Algorithm
- PSS/ADEPT: Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering
Productivity Tool
- GA: Genetic Algorithm
- TTCS : Tổn thất công suất.
- TTĐN: Tổn thất điện năng
- TU: Biến điện áp đo lường
- TI: Biến dòng điện đo lường
- ΔA: Tổn thất điện năng.
- ΔP: Tổn thất công suất tác dụng.
- ΔQ: Tổn thất công suất phản kháng.

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu

Tên bảng

Trang

4.1.

Thông số phát tuyến 22kV

48

4.2.

Kết quả tính tốn CAPO bằng PSS/ADEPT

52

4.3.

Kết quả tính tốn bằng chương trình tối ưu

52

4.4.

Các phương án bù cho lưới điện

53


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu

Tên hình

Trang

1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.

Sơ đồ hệ thống phân phối hình tia
Sơ đồ hệ thống phân phối mạch vịng
Bù cơng suất phản kháng
Vị trí lắp đặt tụ bù cơng suất phản kháng
Ảnh hưởng của tụ bù đến sơ đồ lưới phân phối có 1 phụ tải
Ảnh hưởng của tụ bụ đến lưới điện có một phụ tải phân bố đều
trên trục chính
Mơ hình bài tốn tối ưu đa mục tiêu
Ví dụ về định nghĩa ưu thế
Ví dụ về đường cong Pareto
Phương pháp NSGA II
Thuật tốn NSGA-II
Thiết lập các thơng số kinh tế cho PSS/ADEPT
Cài đặt các tùy chọn cho bài tốn tính tốn tối ưu vị trí bù tại thẻ

CAPO
Giao diện làm việc chương trình MATLAB
Dữ liệu về nút trong case ma trận thông số của lưới điện
Dữ liệu về máy phát trong case ma trận thông số của lưới điện
Dữ liệu về nhánh trong case ma trận thông số của lưới điện
Ma trận A và vectơ b
Cấu trúc sheet data1
Cấu trúc sheet data2
Cấu trúc sheet data3
Cấu trúc sheet data4
Giao diện chương trình tối ưu
Nhận dữ liệu từ file data.xlsx
Thông báo thông tin lưới điện
Phân bố công suất trên chương trình tối ưu
Phân bố Pareto
Thơng tin thiếp lập chỉ tiêu kinh tế cho bài tốn CAPO
Thơng tin thiếp lập tụ bù cho bài tốn CAPO
Kết quả phân bố cơng suât bằng PSS/ADEPT
Đồ thị kết quả tối ưu Pareto

4
4
7
10
11

1.6.
2.1.
2.2.
2.3.

2.4.
2.5.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
3.6.
3.7.
3.8.
3.9.
3.10.
3.11.
3.12.
3.13.
3.14.
3.15.
3.16.
4.1.
4.2.
4.3.
4.4.

13
17
18
18
20
20
25

27
32
35
36
37
41
42
42
43
43
43
44
44
45
45
50
51
51
53


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Điện năng là ngành năng lượng quan trọng hàng đầu của một quốc gia. Vì nguồn
năng lượng này là tiền đề cho sự phát triển cơng nghiệp, hiện đại hóa đời sống xã hội.
Tuy nhiên, việc sản xuất điện năng ngày càng khó khăn do cạn kiệt nguồn tài
nguyên như nước, than đá… Đến năm 2030, Việt Nam sẽ khơng cịn tiềm năng thủy
điện lớn vì đã khai thác hết. Trữ lượng than đá cũng đang cạn dần. Năm 2015, khả

năng khai thác than đá đáp ứng từ 96%-100% nhu cầu sử dụng để sản xuất điện năng.
Năm 2020, khả năng khai thác chỉ đáp ứng được 60% và đến năm 2035, tỉ lệ này chỉ
còn 34%.
Theo quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020, có xét đến
2030 thì vào năm 2020, Việt Nam sẽ nhập khẩu hơn 2.300 MW điện (chiếm 3,1% tổng
cơ cấu năng lượng điện), năm 2030 sẽ nhập 7.100 MW (chiếm 4,9% tổng cơ cấu năng
lượng điện).
Điều này cho thấy q trình cơng nghiệp hóa nhanh chóng khiến nguồn cung
năng lượng đã không đáp ứng kịp nhu cầu. Do đó, bên cạnh việc tìm nguồn lực để sản
xuất điện năng thì việc sử dụng có hiệu quả nguồn năng lượng này cũng đóng vai trị
hết sức quan trọng.
Chính vì vậy, một trong những cơng tác thường xun được quan tâm của ngành
Điện lực Việt Nam hiện nay là giảm tổn thất điện năng trên hệ thống lưới điện phân
phối. Hàng năm, một lượng vốn rất lớn được đưa vào lưới điện thơng qua các chương
trình sửa chữa lớn, sửa chữa thường xuyên để mua sắm, lắp đặt nhiều thiết bị vận hành
(tụ bù, thay dây dẫn, thay máy biến áp tổn thất thấp…) nhằm mục đích giảm tổn thất
điện năng trên lưới điện. Tuy nhiên, các chương trình này thơng thường có nhược
điểm đó là: nguồn lực tài chính là nguồn lực hữu hạn nhưng vẫn chưa có những đánh
giá chính xác tính hiệu quả của các cơng trình sửa chữa, nâng cấp lưới nhằm mục đích
giảm tổn thất điện năng.
Trước nhu cầu thực tiễn trên đây và vị trí cơng tác của tác giả đề tài, tác giả
mong muốn xây dựng một chương trình thể hiện mối tương quan giữa chi phí đầu tư
và lợi nhuận thu được từ việc giảm tổn thất. Sau đó, tác giả áp dụng vào một phát
tuyến 22kV hiện hữu để xem xét và đề xuất các giải pháp liên quan.
Xuất phát từ các lý do nêu trên, đề tài “Nghiên cứu xây dựng chương trình
đánh giá hiệu quả các phương án giảm tổn thất điện năng, áp dụng cho lưới điện
phân phối thành phố Đà Lạt” được đề xuất nghiên cứu. Đây cũng là một vấn đề đang
được các cán bộ lãnh đạo, quản lý tại các Điện lực trực thuộc Công ty Điện lực Lâm
Đồng quan tâm nghiên cứu.

2
2. Mục đích nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là giải quyết các vấn đề sau:
- Xây dựng chương trình tối ưu đa mục tiêu giữa chi phí lắt đặt tụ bù và lợi nhuận
từ việc giảm tổn thất cơng suất trên lưới điện.
- Sử dụng chương trình để tính tốn cho một phát tuyến 22kV của Điện lực Đà
Lạt.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các phương pháp tính tốn tổn thất cơng suất
trong đó nhấn mạnh đến phương pháp bù cơng suất phản kháng. Sau đó sử dụng
chương trình MATLAB và MATPOWER để xây dựng chương trình tối ưu đa mục
tiêu.
Áp dụng đối tượng nghiên cứu trên cho một phát tuyến cụ thể là tuyến 22kV
thuộc khu vực Thành Phố Đà Lạt.
4. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm:
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu, sách báo, giáo
trình,…viết về vấn đề tính tốn xác định tổn thất cơng suất và các cấu trúc câu
lệnh trong chương trình MATLAB, MATPOWER.
- Phương pháp thực nghiệm: Áp dụng chương trình đã xây dựng để tính tốn các
phương án bù cơng suất phản kháng trong đó có so sánh kết quả với chương trình
PSS/ADEPT.
5. Bố cục của luận văn
Bố cục luận văn ngoài phần mở đầu và kết luận chung, nội dung của luận văn
được biên chế thành 4 chương như sau:
- Chương 1: Tổng quan về lưới điện phân phối và tổn thất trên lưới điện phân
phối.
- Chương 2: Lý thuyết xây dựng bài toán tối ưu đa mục tiêu.
- Chương 3: Xây dựng chương trình tính tốn đa mục tiêu bù công suất phản

kháng cho lưới điện phân phối.
- Chương 4: Áp dụng chương trình tính tốn đa mục tiêu bù công suất phản
kháng cho lưới điện phân phối tại thành phố Đà Lạt.


3

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI &TỔN THẤT TRÊN
LƯỚI ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
1.1. Tổng quan về lưới điện phân phối
Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, trạm biến áp, các đường dây truyền tải
và phân phối được nối với nhau thành một hệ thống thống nhất làm nhiệm vụ sản xuất,
truyền tải và phân phối điện năng. Theo mục đích nghiên cứu, hệ thống điện được chia
thành các phần hệ thống như:
- Lưới hệ thống 500kV
- Lưới truyền tải (35, 110, 220kV)
- Lưới phân phối trung áp (6, 10, 22, 35kV)
- Lưới phân phối hạ áp (0,4kV)
1.2. Đặc điểm lưới điện phân phối
Lưới điện phân phối cung cấp điện trực tiếp đến khách hàng của một địa phương
nhỏ nên thường có cấp điện áp trung áp 6, 10, 15, 22, 35kV phân phối điện cho các
trạm phân phối trung, hạ áp. Đặc điểm chính của lưới điện phân phối là:
- Chế độ vận hành bình thường của lưới phân phối là vận hành hở, hình tia hoặc
dạng xương cá. Để tăng cường độ tin cậy cung cấp điện thỉnh thoảng cũng có cấu
trúc mạch vịng nhưng vận hành hở.
- Trong mạch vòng các xuất tuyến được liên kết với nhau bằng dao cách ly, hoặc
thiết bị nối mạch vòng. Các thiết bị này vận hành ở vị trí mở, trong trường hợp cần
sửa chữa hoặc sự cố đường dây điện thì việc cung cấp điện không bị gián đoạn lâu

dài nhờ việc chuyển đổi nguồn cung cấp bằng thao tác đóng cắt dao cách ly phân
đoạn hay tự động chuyển đổi nhờ các thiết bị nối mạch vòng.
- Phụ tải của lưới phân phối đa dạng và phức tạp, nhất là ở Việt Nam các phụ tải
sinh hoạt và dịch vụ, tiểu thủ công nghiệp đa phần cùng trong một hộ phụ tải.
Sơ đồ cấp điện của lưới điện phân phối có các dạng cơ bản sau:

1.2.1. Sơ đồ hình tia
Đây là loại sơ đồ đơn giản và thơng dụng nhất. Từ trạm nguồn có nhiều xuất
tuyến đi ra cấp điện cho từng nhóm trạm phân phối. Trục chính của các xuất tuyến này
được phân đoạn để tăng độ tin cậy cung cấp điện. Thiết bị phân đoạn có thể là cầu chì,
dao cách ly, máy cắt hoặc các Recloser có thể tự đóng lập lại. Giữa các trục chính của
một trạm nguồn hoặc giữa các trạm nguồn khác nhau có thể được nối liên thơng với
nhau để dự phịng khi sự cố, cắt điện công tác trên đường trục hay các trạm biến áp
nguồn. Máy cắt và dao cách ly liên lạc được mở trong khi làm việc để vận hành hở.


4
Các phụ tải điện sinh hoạt 0,2kV - 0,4kV được cung cấp từ các trạm biến áp phân
phối. Mỗi trạm biến áp phân phối là sự kết hợp giữa cầu chì, máy biến áp và tủ điện
phân phối hạ áp. Đường dây hạ áp 0,2kV - 0,4kV của các trạm biến áp phân phối này
thường có cấu trúc hình tia. Hình 1.1 thể hiện sơ đồ hệ thống phân phối hình tia.

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống phân phối hình tia

1.2.2. Sơ đồ mạch vịng

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống phân phối mạch vòng
Thường được áp dụng cho lưới điện phân phối đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện
và chất lượng điện năng. Các xuất tuyến được cấp điện trực tiếp từ các trạm khác nhau
và trên mỗi tuyến đều có 2 máy cắt đặt ở hai đầu. Các trạm biến áp phân phối được

đấu liên thông và mỗi máy biến áp đều có 2 dao cách ly đặt ở hai phía. Máy biến áp
được cấp điện từ phía nào cũng được. Sơ đồ mạch vòng dạng này thường được áp
dụng cho lưới điện phân phối dùng cáp trung thế.


5
Trong thực tế, lưới điện phân phối tại Việt Nam là sự phối hợp của hai loại sơ đồ
trên. Chúng bao gồm nhiều trạm trung gian được nối liên thông với nhau bởi một
mạng lưới đường dây phân phối tạo thành nhiều mạch vịng kín. Đối với các khu vực
địi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao thì sơ đồ lưới phân phối thường được áp dụng
kiểu sơ đồ dạng thứ hai.
1.3. Tổn thất và nguyên nhân gây tổn thất
Tổn thất điện năng trên hệ thống điện là lượng điện năng tiêu hao cho quá trình
truyền tải và phân phối điện từ thanh cái các nhà máy điện qua hệ thống lưới điện
truyền tải, lưới điện phân phối đến các hộ sử dụng điện. Chính vì vậy, tổn thất điện
năng còn được định nghĩa là điện năng dùng để truyền tải, phân phối điện và là một
trong những chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của ngành Điện.
Việc nghiên cứu, áp dụng các giải pháp mới để giảm tỷ lệ tổn thất điện năng là
mục tiêu của ngành Điện tất cả các nước, đặc biệt trong bối cảnh hệ thống đang mất
cân đối về lượng cung cầu điện năng như nước ta hiện nay. Tỷ lệ tổn thất điện năng
phụ thuộc vào đặc tính của mạch điện, lượng điện truyền tải, khả năng cung cấp của hệ
thống và công tác quản lý vận hành hệ thống điện. Tổn thất điện năng được phân chia
thành hai loại cơ bản là tổn thất kỹ thuật và tổn thất thương mại.

1.3.1. Tổn thất kỹ thuật
Tổn thất kỹ thuật là tiêu hao điện năng tất yếu xảy ra trong quá trình truyền tải và
phân phối điện. Do dây dẫn, máy biến áp, thiết bị trên lưới đều có trở kháng nên khi
dịng điện chạy qua gây tiêu hao điện năng do phát nóng máy biến áp, dây dẫn và các
thiết bị điện. Ngoài ra đường dây dẫn điện cao áp từ 110kV trở lên cịn có tổn thất
vầng quang; dịng điện qua cáp ngầm, tụ điện cịn có tổn thất do điện mơi, đường dây

điện đi song song với đường dây khác như dây chống sét, dây thơng tin... có tổn hao
điện năng do hỗ cảm.
Tổn thất kỹ thuật trên lưới điện bao gồm TTCS tác dụng và TTCS phản kháng.
TTCS phản kháng do từ thơng rị, gây từ trong các máy biến áp và cảm kháng trên
đường dây. TTCS phản kháng chỉ làm lệch góc và ít ảnh hưởng đến TTĐN. TTCS tác
dụng có ảnh hưởng đáng kể đến TTĐN. Tổn thất kỹ thuật có các nguyên nhân chủ yếu
như sau:
- Đường dây quá dài, bán kính cấp điện lớn, tiết diện dây dẫn quá nhỏ, đường dây
bị xuống cấp, không được cải tạo nâng cấp, trong quá trình vận hành làm tăng
nhiệt độ dây dẫn, điện áp giảm dưới mức cho phép và tăng TTĐN trên dây dẫn.
- Máy biến áp vận hành non tải hoặc không tải sẽ không phù hợp với hệ thống đo
đếm dẫn tới TTĐN cao.


6
- Máy biến áp vận hành quá tải do dòng điện tăng cao làm phát nóng cuộn dây và
dầu cách điện của máy dẫn đến tăng tổn thất điện năng trên máy biến áp đồng thời
gây sụt áp và làm tăng TTĐN trên lưới điện phía hạ áp.
- Tổn thất do thiết bị cũ, lạc hậu: các thiết bị cũ thường có hiệu suất thấp, máy
biến áp là loại có tỷ lệ tổn thất cao hoặc vật liệu lõi từ không tốt dẫn đến sau một
thời gian vận hành tổn thất có xu hướng tăng lên.
- Nhiều thành phần sóng hài của các phụ tải công nghiệp tác động vào các cuộn
dây máy biến áp làm tăng TTĐN.
- Tổn thất dòng rò: Sứ cách điện, chống sét van và các thiết bị không được kiểm
tra, bảo dưỡng hợp lý dẫn đến dịng rị, phóng điện.
- Đối với hệ thống nối đất trực tiếp, lặp lại không tốt dẫn đến TTĐN sẽ cao.
- Hành lang tuyến không đảm bảo: không thực hiện tốt việc phát quang, cây mọc
chạm vào đường dây gây dòng rò hoặc sự cố.
- Hiện tượng quá bù, hoặc vị trí và dung lượng bù khơng hợp lý.
- Tính tốn phương thức vận hành khơng hợp lý, để xảy ra sự cố dẫn đến phải sử

dụng phương thức vận hành bất lợi và TTĐN tăng cao.
- Vận hành không đối xứng liên tục dẫn đến tăng tổn thất trên dây trung tính, dây
pha và cả trong máy biến áp, đồng thời cũng gây quá tải ở pha có dòng điện lớn.
- Vận hành với hệ số cosφ thấp do phụ tải có hệ số cosφ thấp, thực hiện lắp đặt
và vận hành tụ bù không phù hợp. Cosφ thấp dẫn đến tăng dòng điện truyền tải hệ
thống và tăng TTĐN.
- Các điểm tiếp xúc, các mối nối tiếp xúc kém nên làm tăng nhiệt độ, tăng TTĐN.
- Hiện tượng vầng quang điện: đối với đường dây điện áp cao từ 110kV trở lên
xuất hiện hiện tượng vầng quang điện gây TTĐN.
- Chế độ sử dụng điện không hợp lý: cơng suất sử dụng của nhiều phụ tải có sự
chênh lệch quá lớn giữa giờ cao điểm và thấp điểm.

1.3.2. Tổn thất thương mại
Tổn thất thương mại phụ thuộc vào cơ chế quản lý, quy trình quản lý hành chính,
hệ thống cơng tơ đo đếm và ý thức của người sử dụng. Tổn thất thương mại cũng một
phần chịu ảnh hưởng của năng lực và công cụ quản lý của các cơng ty điện lực, trong
đó có phương tiện máy móc, máy tính, phần mềm quản lý.
Tổn thất thương mại bao gồm các dạng tổn thất như sau:
- Các thiết bị đo đếm như công tơ, TU, TI không phù hợp với tải có thể quá lớn
hay quá nhỏ hoặc khơng đạt cấp chính xác u cầu, hệ số nhân của hệ thống đo
không đúng, các tác động làm sai lệch mạch đo đếm điện năng, gây hỏng hóc công
tơ, các mạch thiết bị đo lường, …


7
- Sai sót khâu quản lý: TU mất pha, TI, công tơ hỏng chưa kịp xử lý, thay thế kịp
thời, không thực hiện đúng chu kỳ kiểm định và thay thế công tơ định kỳ theo quy
định của Pháp lệnh đo lường, đấu nhầm, đấu sai sơ đồ đấu dây, … là các ngun
nhân dẫn đến đo đếm khơng chính xác gây TTĐN.
- Sai sót trong nghiệp vụ kinh doanh: đọc sai chỉ số công tơ, thống kê tổng hợp

không chính xác, bỏ sót khách hàng, …
- Khơng thanh tốn hoặc chậm thanh tốn hóa đơn tiền điện.
- Sai sót thống kê phân loại và tính hóa đơn khách hàng.
- Sai sót trong khâu tính tốn xác định tổn thất kỹ thuật.
Hiện nay, có nhiều các phương pháp giảm tổn thất điện năng tùy thuộc vào việc
xác định nguyên nhân gây tổn thất. Trong phạm vi đề tài nghiên cứu đưa ra các
phương án tối ưu cho việc lắp đặt tụ bù, vì vậy, luận văn sẽ trình bày về phương án
giảm tổn thất bằng bù công suất phản kháng.
1.4. Bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

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

Hình 1.3. Bù công suất phản kháng
Muốn giảm được tổn thất điện năng và tổn thất điện áp do từ trường gây ra người
ta đặt tụ điện ngay sát vùng từ trường hình 1.3. Tụ điện gây ra điện trường xoay chiều,
điện trường cũng cần một điện năng dao động - cơng suất phản kháng dung tính QC ,
nhưng ngược về pha so với từ trường. Khi từ trường phát năng lượng thì điện trường
nhận vào và ngược lại. Nhờ đặc tính này mà khi đặt cạnh nhau điện trường và từ
trường tạo mạch dao động, năng lượng của chúng truyền quan lại cho nhau, chỉ có
phần thừa ra Q - QC (dù điện cảm hay điện dung) mới đi về nguồn điện. Nhờ vậy dịng
cơng suất phản kháng giảm đi. Cơng suất phản kháng dung tính đi về nguồn cũng gây


8
tổn thất điện năng như công suất phản kháng cảm tính, nhưng về điện áp thì nó làm

tăng điện áp ở nút tải so với nguồn (tổn thất điện áp âm). Vì thế khi đặt bù cũng phải
tránh khơng gây quá bù (QC¬>Q)

1.4.2. Yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế
1.4.2.1. Tiêu chí kỹ thuật
a) Yêu cầu về cosφ
Phụ tải của các hộ gia đình thường có hệ số cơng suất cao, thường là gần bằng 1,
do đó mức tiêu thụ cơng suất phản kháng rất ít khơng thành vấn đề lớn cần quan tâm.
Trái lại, các xí nghiệp, nhà máy, phân xưởng… dùng động cơ không đồng bộ, là nơi
tiêu thụ chủ yếu công suất phản kháng. Hệ số công suất của động cơ không đồng bộ
phụ thuộc vào điều kiện làm việc của động cơ, các yếu tố chủ yếu như sau:
- Dung lượng của động cơ càng lớn thì hệ số cơng suất càng cao, suất tiêu thụ
công suất phản kháng càng nhỏ.
- Hệ số công suất của động cơ phụ thuộc vào tốc độ quay của động cơ, nhất là đối
với các động cơ nhỏ.
- Hệ số công suất của động cơ không đồng bộ phụ thuộc rất nhiều vào hệ số phụ
tải của động cơ, khi quay không tải lượng công suất phản kháng cần thiết cho động
cơ không đồng bộ cũng đã bằng 60%– 70% lúc tải định mức.
b) Đảm bảo mức điện áp cho phép
Khi có điện chạy trong dây dẫn thì bao giờ cũng có điện áp rơi, cho nên điện áp ở
từng điểm khác nhau trên lưới không giống nhau. Tất cả các thiết bị tiêu thụ điện đều
được chế tạo để làm việc tối ưu với một điện áp đặt nhất định, nếu điện áp đặt trên đầu
cực của thiết bị điện khác trị số định mức sẽ làm cho tình trạng làm việc của chúng xấu
đi.
Vì các lý do trên, việc đảm bảo điện áp ở mức cho phép là một chỉ tiêu kỹ thuật
rất quan trọng. Trên thực tế không thể nào giữ được điện áp vào đầu cực của các thiết
bị điện cố định bằng điện áp định mức mà chỉ có thể đảm bảo trị số điện áp thay đổi
trong một phạm vi nhất định theo tiêu chuẩn kỹ thuật đã cho phép mà thôi, thông
thường điện áp đặt cho phép dao động ± 5%. Độ lệch điện áp là tiêu chuẩn điện áp
quan trọng nhất ảnh hưởng lớn đến giá thành hệ thống điện.

Có thể thay đổi sự phân bố công suất phản kháng trên lưới, bằng cách đặt các
máy bù đồng bộ hay tụ điện tĩnh, và cũng có thể thực hiện được bằng cách phân bố lại
công suất phản kháng phát ra giữa các nhà máy điện trong hệ thống.
c) Giảm tổn thất công suất đến giới hạn cho phép.
Muốn nâng cao điện áp vận hành có nhiều phương pháp:
- Thay đổi đầu phân áp của MBA.


9
- Nâng cao điện áp của máy phát điện.
- Làm giảm hao tổn điện áp bằng các thiết bị bù.
1.4.2.2. Tiêu chí về kinh tế
Khi thực hiện bù kinh tế người ta tính tốn để đạt được các lợi ích, nếu lợi ích thu
được cho việc lắp đặt thiết bị bù lớn hơn chi phí lắp đặt thì việc bù kinh tế sẽ được
thực hiện.
a) Lợi ích khi đặt tụ bù
- Giảm được công suất tác dụng yêu cầu ở chế độ max của hệ thống điện, do đó
giảm được dự trữ công suất tác dụng.
- Giảm nhẹ tải của MBA trung gian và đường trụ trung áp do giảm được yêu cầu
CSPK.
- Giảm được tổn thất điện năng.
- Cải thiện được chất lượng điện áp trong lưới phân phối.
b) Chi phí đặt tụ bù
- Vốn đầu tư và chi phí vận hành cho trạm bù.
- Tổn thất điện năng trong tụ bù..

1.4.3. Các phương pháp bù công suất phản kháng
Có hai phương pháp bù được áp dụng trong giảm tổn thất, đó là bù ngang và bù
dọc.
1.4.3.1. Bù nối tiếp (Bù dọc)

Tụ điện bù dọc được mắc nối tiếp đường dây nhằm làm giảm điện kháng của
đường dây và được sử dụng chủ yếu để tăng điện áp cuối đường dây, tức là làm giảm
tồn thất điện áp. Nó cũng cải thiện hệ số công suất đầu đường dây. Thực tế lưới phân
phối ít sử dụng.
1.4.3.2. Bù song song (Bù ngang)
Tụ bù ngang được kết nối song song trong hệ thống và được sử dụng chủ yếu để
cải thiện hệ số công suất, nhằm làm giảm công suất phản kháng truyền tải. Từ đó làm
giảm tổn thất trên đường dây. Bù song song cũng có tác dụng làm tăng điện áp của
trục chính nghĩa là giảm tổn thất điện áp, đồng thời lọc sóng hài..

1.4.4. Phương thức bù cơng suất phản kháng
Bù công suất phản kháng mang lại 2 lợi ích: giảm tổn thất điện năng và cải thiện
điện áp với chi phí vận hành khơng đáng kể.
Trong lưới phân phối có thể có 3 loại bù cơng suất phản kháng:
- Bù kỹ thuật để nâng cao điện áp. Do thiếu công suất phản kháng, điện áp sẽ
thấp. Nếu cơng suất phản kháng nguồn thiếu thì bù cơng suất phản kháng là một


10
giải pháp nâng cao điện áp, cạnh tranh với các biện pháp khác như tăng tiết diện
dây, điều áp dưới tải
- Bù kinh tế để giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng.
- Trong lưới xí nghiệp phải bù cưỡng bức để đảm bảo cos theo yêu cầu. Bù này
không phải do điện áp thấp hay tổn thất điện năng cao mà do yêu cầu từ hệ thống
điện. Tuy nhiên lợi ích kéo theo là giảm tổn thất điện năng và cải thiện điện áp.
Bù kinh tế là để lấy lợi, nếu lợi thu được do bù lớn hơn chi phí đặt bù thì bù sẽ
được thực hiện
Có 2 cách đặt bù:
Cách 1: Bù tập trung tại một số điểm trên trục chính lưới trung áp
Cách 2: Bù phân tán ở các trạm phân phối hạ áp

Bù theo cách 1, trên 1 trục chính chỉ đặt 1 đến 3 trạm tụ bù (hình 1.4). Cơng suất
bù có thể lớn, dễ thực hiện điều khiển các loại. Dùng tụ trung áp nên giá thành đơn vị
bù rẻ và công suất đơn vị lớn. Việc quản lý và vận hành dễ dàng

Hình 1.4. Vị trí lắp đặt tụ bù cơng suất phản kháng
Bù theo cách 2 giảm được tổn thất cơng suất và tổn thất điện năng nhiều hơn vì
bù sâu hơn. Nhưng do bù quá gần phụ tải nên nguy cơ cộng hưởng và tự kích thích ở
phụ tải cao. Để giảm nguy cơ này phải hạn chế công suất bù sao cho ở chế độ cực tiểu
công suất bù không lớn hơn yêu cầu của phụ tải. Giá thành đơn vị bù cao hơn tập
trung. Trong thực tế có thể dùng kết hợp cả 2 cách

1.4.5. Phân tích ảnh hưởng của tụ bù đến tổn thất công suất tác dụng và tổn thất
điện năng của lưới phân phối xét trong một số trường hợp đơn giản
1.4.5.1. Lưới phân phối có một phụ tải
Xét lưới phân phối như trên hình 1.5. Cơng suất phản kháng u cầu cực đại là
Qmax, công suất bù là Qbù, đồ thị kéo dài của công suất phản kháng yêu cầu là q(t),
đồ thị kéo dài của công suất phản kháng sau khi bù là:


11
qb(t) = q(t) - Qb
Trên hình 1 .b : qb1(t) ứng với Qb = Qmin
Trên hình 1. c : qb2(t) ứng với Qb = Qmax
Trên hình 1. d : qb3(t) ứng với Qb = Qtb (Công suất phản kháng trung bình)

Qmax[kVAr]

R

U

Qb [kVAr]

Q

Q

Qmax

Qmax
Qb = Qmin

Qb = Qmin

+

+

qb(t)

qb(t)

Qmin

0

t

T

Qmin

0

a) Qb=Qmin

T
b) Qb=Qtb

Q
Qmax
Qb = Qmax
+

Qmin

0

T
qb(t)

t

-

c) Qb=Qmax
Hình 1.5. Ảnh hưởng của tụ bù đến sơ đồ lưới phân phối có 1 phụ tải
Tổn thất công suất tác dụng do công suất phản kháng q(t) gây ra là:

q(t ) 2

R
P1 =
U2
U là điện áp định mức của lưới điện

t


12
Tổn thất công suất sau khi bù:
[q(t ) Qb ]2
q(t ) 2
R=
P2 =
U2

2q(t )Qb
U2

Qb2

R

Lợi ích về tổn thất cơng st tác dụng sau khi bù chính là độ giảm tổn thất công
suất tác dụng do bù:

P(t) = P1 - P2 =

2q (t )Qb Qb2
R.Qb .[2q(t ) Qb ]

R=
2
U
U2

Lợi ích do giảm tổn thất cơng suất tác dụng chỉ có ý nghĩa ở chế độ max của hệ
thống khi mà nguồn công suất tác dụng bị căng thẳng, giả thiết tổn thất công suất max
của lưới điện trùng với max hệ thống, lúc đó q(t) = Qmax và:

 P sẽ lớn nhất khi Qb = Qmax

Độ giảm tổn thất điện năng trong khoảng thời gian xét T là tích phân của
theo ở trên trong khoảng thời gian xét T:
T

[2.q(t ).Qb

A=

=
Vì

Qb2 ].R.dt

0

U2

T .R.Qb [2.Qtb
U2

Qb ]

=

2..T .Qtb .Qb TQb2
R
=
U2
T .R.Qb [2.K sdq .Qmax Qb ]
U2

[ q (t ).dt ]/T = Qtb và Ksdq = Qtb/Qmax

Lấy đạo hàm theo Qb, đặt = 0 rồi giải ra ta được giá trị của Qb cho độ giảm tổn
thất điện năng lớn nhất:

A/ Qb = [2.T.Qtb - 2.Qb].R/U2 = 0
Rút ra:
Khi đó

Qbopt = Qtb
A = R.T.Qtb2/U2

Như vậy muốn giảm được nhiều nhất tổn thất điện năng thì Qb = Qtb của phụ tải.
Trong khi đó muốn giảm được nhiều nhất tổn thất cơng suất thì Qb = Qmax.
Khơng được lạm dụng sự tăng cơng suất bù vì như vậy lợi ích do bù sẽ lại giảm.


13

1.4.5.2. Lưới điện phân phối có phụ tải phân bố đều trên trục chính
Xét lưới điện phân phối trên hình 1.6. Trong trường hợp này đặt vấn đề là địa
điểm đặt bù nên ở đâu để hiệu quả bù là lớn nhất. Cịn vấn đề cơng suất bù đã được
giải quyết ở phần trên và vẫn đúng cho trường hợp này

0

r0 [

km]

q0 [kVAr km]

L[km]

Qb
lb

QN
0

B
lx

C

A
L

Hình 1.6. Ảnh hưởng của tụ bụ đến lưới điện có một phụ tải phân bố đều trên trục

chính
Giả thiết rằng chỉ đặt bù tại 1 điểm và phải tìm điểm đặt tụ bù tối ưu sao cho với
công suất bù nhỏ nhất đạt hiệu quả lớn nhất
Ta xét chế độ max, tổn thất công suất tác dụng trước khi bù là:

P1 = r0.q02.L3/(3.U2)
Ta đặt bù sao cho công suất phản kháng QN từ nguồn cấp cho đoạn lx (đoạn 0B)
cịn tụ bù cơng suất phản kháng Qb cho đoạn còn lại là L - lx (đoạn BA hình 1.10b)

QN = lx.q0
Qb = (L - lx).q0
Sẽ dễ dàng nhận thấy rằng muốn cho tổn thất công suất và tổn thất điện năng sau
khi bù là nhỏ nhất thì trạm bù phải đặt ở chính giữa đoạn L-lx, công suất phản kháng
của tụ sẽ chia đều ở 2 phía, mỗi phía có độ dài (L-lx)/2 và cơng suất phản kháng Qb/2
(hình 1.10b). Vị trí đặt bù sẽ là:

lb = lx + (L - lx)/2 = (L + lx)/2
Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn lx là:

PN = (lx.q0)2.lx.r0/(3.U2) = lx3.q02.r0/(3.U2)


14
Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn L - lx là:

Pb = 2.[(L-lx).q0/2)2.(L - lx).r0/(3.U2) = r0.(L - lx)3.q02/(12.U2)
Tổng tổn thất công suất tác dụng sau khi bù là:

P2 = PN + Pb = lx3.q02.r0/(3.U2) + r0.(L - lx)3.q02/(12.U2)
=

r0 .q 02 3
[lx + (L-lx)3/4]
2
3.U

Độ giảm tổn thất công suất do bù là:

P = P1 + P2 =

r0.q02.L3/(3.U2)

r0 .q02
[lx3 + (L-lx)3/4]
2
3.U

Đặt đạo hàm của P theo lx rồi đặt = 0 và giải ra ta được lxop:
P
lx

=-

r0 .q 02
[3.lx2 - 3(L-lx)2 = 0
2
3.U

lxop = L/3
Từ đây ta có vị trí bù tối ưu lbop = 2.L/3

Như vậy muốn độ giảm tổn thất công suất tác dụng do bù lớn nhất, nguồn điện
phải cung cấp công suất phản kháng cho 1/3 độ dài lưới điện, tụ bù cung cấp công suất
phản kháng cho 2/3 cịn lại và đặt ở vị trí cách đầu lưới điện 2/3L. Từ đây cũng tính
được cơng suất bù tối ưu là 2/3 công suất phản kháng yêu cầu.
Để có độ giảm tổn thất điện năng lớn nhất vẫn phải đặt bù tại 2/3L nhưng công
suất bù tối ưu là 2/3 cơng suất phản kháng trung bình. Trong lưới điện phức tạp vị trí
bù tối ưu có thể xê dịch một chút so với lưới điện đơn giản xét ở đây.
Hai trường hợp đơn giản trên đây cho thấy rõ về khái niệm như: Độ giảm tổn thất
công suất tác dụng, độ giảm tổn thất điện năng do bù, công suất bù tối ưu theo các điều
kiện giảm tổn thất công suất tác dụng, giảm tổn thất điện năng, vị trí đặt bù cũng như
điều kiện cần thiết để giải bài toán bù.
Các loại tụ bù được sử dụng phổ biến:
Trong hệ thống điện hai loại thiết bị bù được sử dụng phổ biến nhất là tụ điện
tĩnh và máy bù đồng bộ tuy nhiên tụ điện tĩnh được sử dụng nhiều hơn vì các lí do sau
đây:
- Tổn thất công suất tác dụng trong máy bù đồng bộ lớn hơn nhiều so với tụ điện
tĩnh: Ở máy bù đồng bộ tổn thất công suất tác dụng trong 1 đơn vị bù là (1.3%5%) còn ở tụ điện tĩnh chỉ khoảng 0.5%.


15
- Sử dụng, vận hành tụ điện tĩnh dễ dàng linh hoạt hơn nhiều so với máy bù đồng
bộ vì ở tụ điện tĩnh khơng có bộ phận quay như ở máy bù đồng bộ. Khi hư hỏng
từng bộ phận, tụ điện tĩnh vẫn có thể làm việc được trong lúc đó máy bù đồng bộ
bị hư hỏng sẽ mất hết dung lượng bù. Ngồi ra tụ điện tĩnh có thể làm việc trong
mạng điện với cấp điện áp bất kì cịn ở máy bù đồng bộ chỉ làm việc ở một số cấp
điện áp nhất định.
1.5. Kết luận chương 1
Chương này trình bày các lý thuyết cơ bản về tổn thất điện năng và nêu ra
phương pháp giảm tổn thất xuyên suốt đề tài này đó là sử dụng phương pháp bù công
suất phản kháng cho lưới điện. Đây là cơ sở bước đầu để xây dụng chương trình tối ưu

sẽ được trình bày trong các chương sau. Chương tiếp theo sẽ trình bày một số khái
niệm về bài tốn tối ưu đa mục tiêu để có cơ sở xây dựng chương trình.


16

CHƯƠNG 2

LÝ THUYẾT XÂY DỰNG BÀI TOÁN TỐI ƯU ĐA MỤC TIÊU
Hiện nay, có nhiều thuật tốn được áp dụng để xây dựng và giải quyết bài toán
tối ưu đa mục tiêu. Trong phạm vi luận văn này, tác giả đề xuất sử dụng đường cong
Pareto cũng như thuật toán tối ưu hóa đa mục tiêu NSGA-II (Fast Non-dominated
Sorting Genetic Algorithm) để tối ưu hóa yêu cầu giữa cực tiểu tổn thất điện năng, cực
tiểu chi phí lắp đặt, cực tiểu thiết bị sử dụng.
2.1. Giới thiệu bài toán tối ưu nhiều mục tiêu
Trong thực tế đời sống cũng như các ngành kỹ thuật, công nghệ, mỗi tổ chức, cá
nhân thông thường phải lựa chọn một phương án giải quyết cho một cơng việc nào đó.
Lúc đó, u cầu cần phải có một phương án, giải pháp tốt nhất để hành động. Vấn đề
đặt ra là giữa rất nhiều các yếu tố có mối tương quan ràng buộc lẫn nhau, việc tìm ra
một hay nhiều phương án để giải quyết các vấn đề trong cùng một thời gian, không
gian là rất khó khăn. Có rất nhiều lý thuyết cơ sở làm nền tảng giúp tìm ra phương án
tối ưu giải quyết vấn đề như: lý thuyết thống kê, lý thuyết quyết định, lý thuyết tối
ưu… Do tính ưu việt và hiệu quả nên tối ưu hóa nhiều mục tiêu ngày càng được áp
dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề, lĩnh vực: kỹ thuật, hàng khơng, thiết kế…
Tối ưu hóa nhiều mục tiêu có nghĩa là tìm phương án tốt nhất theo một nghĩa
nhất định nào đó để đạt được (cực đại hay cực tiểu) nhiều mục tiêu cùng một lúc và
một phương án như vậy thì ta gọi là phương án lý tưởng. Trong một bài toán tối ưu
nhiều mục tiêu thường thì các mục tiêu xung đột với nhau nên việc cố gắng làm “tăng”
giá trị cực đại hay cực tiểu một mục tiêu có thể sẽ làm “giảm” gía trị cực đại hay cực
tiểu của các mục tiêu khác nên việc tồn tại phương án lý tưởng là rất hiếm. Vì vậy

cách tốt nhất là tìm một phương án nhằm thỏa mãn tất cả các yêu cầu các mục tiêu
trong một mức độ chấp nhận được và phương án như thế gọi là phương án thỏa hiệp
của các hàm mục tiêu.
Có rất nhiều lớp khác nhau để biểu diễn cho bài toán tối ưu nhiều mục tiêu.
Trong phạm vi luận văn này ta sẽ biểu diễn bài toán tối ưu nhiều mục tiêu dưới dạng
sau
Min {f1(x)…fk(x)} sao cho x ϵ X
Trong đó:
x là biến quyết định
X= {x ϵ Rn |gj(x) ≤0; hj(x)=0 với j=1…p, n} là không gian quyết định.
fi: Rn → R với i=1...k là các hàm mục tiêu
Đặt Y= {y= (f1(x)…fk(x)) ϵ Rk} là không gian hàm mục tiêu