Tối ưu số lượng và vị trí đặt các thiết bị phân đoạn trên lưới điện phân phối trung áp bằng thuật toán di truyền

Bài viết giới thiệu kết quả nghiên cứu tối ưu hóa việc sử dụng số lượng, chủng loại và vị trí đặt dao phân đoạn trên xuất tuyến trung thế 482E4.3 của công ty điện lực Vĩnh Phúc bằng thuật toán di truyền. Hàm mục tiêu đa đối tượng tối thiểu hóa các chi phí thiết bị và lượng điện năng không được cung cấp do mất điện.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tối ưu số lượng và vị trí đặt các thiết bị phân đoạn trên lưới điện phân phối trung áp bằng thuật toán di truyền TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC (ISSN: 1859 - 4557) TỐI ƯU SỐ LƯỢNG VÀ VỊ TRÍ ĐẶT CÁC THIẾT BỊ PHÂN ĐOẠN TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRUNG ÁP BẰNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN QUANTITY AND PLACEMENT OPTIMIZATION OF SECTIONALIZER ON MEDIUM VOLTAGE DISTRIBUTION NETWORK BY MEANS OF GENETIC ALGORITHM Trần Anh Tùng Trường Đại học Điện lực Ngày nhận bài: 4/12/2019, Ngày chấp nhận đăng: 20/12/2019, Phản biện: TS. Nguyễn Phúc Huy Tóm tắt: Các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện như SAIDI, SAIFI hay ENS phản ánh mức độ tin cậy trong cung cấp điện của các công ty điện lực. Các chỉ số này thường bị ảnh hưởng bởi cách thức sử dụng các thiết bị phân đoạn trên lưới điện. Chính vì vậy, bài báo này giới thiệu kết quả nghiên cứu tối ưu hóa việc sử dụng số lượng, chủng loại và vị trí đặt dao phân đoạn trên xuất tuyến trung thế 482E4.3 của công ty điện lực Vĩnh Phúc bằng thuật toán di truyền. Hàm mục tiêu đa đối tượng tối thiểu hóa các chi phí thiết bị và lượng điện năng không được cung cấp do mất điện. Kết quả chỉ ra rằng các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện của xuất tuyến này khi tối ưu sử dụng các dao phân đoạn bằng thuật toán di truyền đã được cải thiện đáng kể so với các dữ liệu lịch sử. Từ khóa: Dao phân đoạn, thiết bị tự đóng lại, thuật toán di truyền, SAIDI, SAIFI, ENS. Abstract: Indices SAIDI, SAIFI or ENS serve as valuable tools for comparing electrical utilities performance reliability. These indicators may be influenced by the using method of sectionalizers in electrical grid. Therefore, this paper presents the investigated results on quantity, types and placement optimization of sectionalizers on 482E4.3 feeder of Vinh Phuc Power Company by means of genetic algorithm. Objective function optimizes the cost of equipments and the energy which is not supplied due to the outage of the network. The obtained results showed that reliability indicators of this feeder were much improved by using an optimization process in comparison to historical data. Key words: Sectionalizer, recloser, genetic algorithm, SAIDI, SAIFI, ENS. 1. MỞ ĐẦU Đối với vấn đề độ tin cậy hệ thống điện, giải thuật di truyền thường được áp dụng để tìm ra số lượng và điểm đặt tối ưu của Số 18 các dao phân đoạn nhằm thỏa mãn một hàm mục tiêu định trước. Những nghiên cứu sớm nhất về vấn đề này đã được giới thiệu trong [1]. Các hàm mục tiêu có thể 1 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC (ISSN: 1859 - 4557) là đơn đối tượng hoặc đa đối tượng [2]. Sự ứng dụng thuật toán di truyền để tìm điểm mở trên lưới phân phối hình tia cũng được giới thiệu trong [3] sử dụng hàm fuzzy khi xác định tính quan trọng của các phụ tải. Một phương pháp tối ưu hóa đa mục tiêu sử dụng thuật toán tiến hóa được đề xuất trong [4] nhằm xác định độ tin cậy tốt nhất cho lưới phân phối khi tối thiểu hóa chi phí mở rộng lưới. Nghiên cứu về các thiết bị tự đóng lại được giới thiệu trong [5]. Các nghiên cứu trong các tài liệu tham khảo trên chỉ ra rằng lợi ích mang lại bởi các phương pháp tối ưu cho phép giảm từ 30% tới 50% chi phí, điều đó cũng cho thấy một ảnh hưởng tích cực đến hiệu năng của hệ thống phân phối điện. Mặt khác, các tài liệu tham khảo chỉ ra rằng phần lớn các phương pháp đề xuất được thử nghiệm với các lưới nhỏ, đó là những ví dụ không đặc trưng cho các lưới điện thực tế. Bên cạnh đó, nhu cầu cải thiện chất lượng dịch vụ tăng lên đòi hỏi sự tăng cường tính tự động hóa lưới điện bằng sự tích hợp của các thiết bị phân đoạn dạng khác như thiết bị tự đóng lại (Recloser). Sự đa dạng của thiết bị phân đoạn và cấu hình lớn của lưới điện thực tế làm cho bài toán tối ưu sử dụng thiết bị phân đoạn trở nên phức tạp hơn rất nhiều. Chính vì bài báo này giới thiệu tính toán dựa trên thuật toán di truyền cho phép xác định số lượng và vị trí đặt dao phân đoạn (thường đóng) và loại dao (dao tự động hay đóng mở cơ học) trên lưới điện phân phối. Để đánh giá độ tin cậy của lưới 2 điện, thuật toán di truyền sẽ sử dụng ba chỉ số: SAIFI (tần suất mất điện trung bình), SAIDI (thời gian mất điện trung bình) và ENS (lượng điện năng không được cung cấp do sự cố). Lời giải của bài toán tối ưu sẽ đem đến giải pháp nâng cao các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện. Bên cạnh đó, xây dựng được môđun phần mềm ứng dụng trong giảng dạy và nghiên cứu lưới điện phân phối của Trường Đại học Điện lực. 2. XÂY DỰNG GIẢI THUẬT VÀ HÀM MỤC TIÊU 2.1. Chỉ số độ tin cậy cung cấp điện Để xác định được điểm thỏa hiệp tốt nhất giữa chi phí đầu tư và lợi ích mang lại của việc đặt dao phân đoạn, ba chỉ số được sử dụng: Tần suất mất điện trung bình SAIFI, thời gian mất điện trung bình SAIDI và lượng điện năng không được cung cấp do mất điện (ENS). SAIFI được sử dụng để hiệu chỉnh tần suất sự cố trung bình. Các thông số khác được sử dụng trong tính toán các chỉ số độ tin cậy bao gồm:  Tần suất sự cố trung bình λ;  Tổng thời gian ngừng cung cấp điện trung bình U;  Thời gian mất điện trung bình r. Các thông số này được tính toán cho từng khu vực lưới bằng các phương trình sau: ...