Luận văn thạc sĩ: Ứng dụng thuật toán đàn kiến để giải bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối quận Liên Chiểu thành phố Đà Nẵng

Chia sẻ: Sdfas Vfdtg | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

81
lượt xem 25
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Do đặc tính tự nhiên và đặc tính hóa học, mỗi con kiến khi di chuyển luôn để lại một lượng hóa chất gọi là các vết mùi (pheromone trail) trên đường đi và thường thì chúng sẽ đi theo con đường có lượng mùi đậm đặc hơn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn thạc sĩ: Ứng dụng thuật toán đàn kiến để giải bài toán tái cấu trúc lưới điện phân phối quận Liên Chiểu thành phố Đà Nẵng

1 2 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Công trình ñư c hoàn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG Đ I H C ĐÀ N NG TR N NGUYÊN DOÃN Ngư i hư ng d n khoa h c: TS. TR N VINH T NH NG D NG THU T TOÁN ĐÀN KI N Đ GI I BÀI TOÁN Ph n bi n 1: PGS.TS. Ngô Văn Dư ng. TÁI C U TRÚC LƯ I ĐI N PHÂN PH I QU N LIÊN CHI U THÀNH PH ĐÀ N NG Ph n bi n 2: PGS.TS Nguy n H ng Anh. Chuyên ngành: M ng và H th ng ñi n Mã s : 60.52.50 Lu n văn s ñư c b o v t i H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p th c sĩ k t h u t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 11 tháng 6 năm 2011 TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Có th tìm hi u lu n văn t i: - Trung tâm Thông tin – H c li u, Đ i h c Đà N ng - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng Đà N ng – Năm 2011
3 4 M Đ U N i dung cơ b n c a phương pháp thay ñ i nhánh Heuristic là 1. Lý do ch n ñ tài tính toán thay ñ i t n th t công su t b i vi c ñóng c t t ng c p m t Trong h th ng ñi n, t n th t trên lư i ñi n phân ph i (LĐPP) (ñóng m t nhánh và m m t nhánh trong cùng m t th i ñi m). chi m m t t l ñáng k . Theo th ng kê c a Đi n l c Vi t Nam thì Mô hình dòng t i ưu t ng t n th t ñi n năng kho ng t 10-15% s n lư ng ñi n s n xu t, N i dung cơ b n c a mô hình dòng công su t t i ưu là m trong ñó lư i ñi n phân ph i chi m 5-7% . Vì v y gi m t n th t ñi n nhánh c a cây mà có giá tr dòng ñi n nh nh t c a m ch kín . năng lư i phân ph i có ý nghĩa quy t ñ nh trong vi c gi m t l t n * Thu t toán c a Merlin và Back – k thu t vòng kín th t chung c a toàn b h th ng ñi n. Có r t nhi u phương pháp ñ N i dung: Đóng t t c các khoá ñi n, t o thành lư i ñi n kín. làm gi m t n th t ñi n năng trên lư i ñi n phân ph i như: nâng cao Sau ñó ti n hành gi i bài toán phân b công su t và m l n lư t các ñi n áp v n hành, c i t o, thay dây d n, gi m truy n t i công su t khóa ñi n có dòng ch y qua bé nh t cho ñ n khi không còn m ch ph n kháng trên lư i ñi n b ng cách ñ t t bù.....Các bi n pháp này vòng t o thành lư i ñi n phân ph i hình tia. ñòi h i chi phí ñ u tư khá l n và ph i có th i gian ñ th c hi n. * Các thu t toán d a trên trí tu nhân t o Trong lu n văn này nghiên c u gi m t n th t trên lư i phân Thu t toán di truy n ph i b ng thu t gi i tái c u trúc. Ta bi t r ng khi thay ñ i c u trúc Thu t toán di truy n là k thu t t i ưu hóa và tìm ki m ng u lư i ñi n b ng cách ñóng m các c p thi t b ñóng c t (khóa ñi n) thì nhiên có ñ nh hư ng, d a vào nh ng khái ni m t thuy t ti n hóa c a d n ñ n s phân b dòng, áp trên lư i cũng thay ñ i, d n ñ n t n th t t nhiên. Thu t toán này ñư c hình thành trên quan ñi m cho r ng trên lư i cũng thay ñ i theo. Tái c u trúc lư i ñi n phân ph i góp quá trình ti n hóa t nhiên là quá trình h p lý nh t và t nó ñã mang ph n ñáng k trong vi c gi m t n th t mà không yêu c u nhi u chi tính t i ưu. Quá trình ti n hóa th hi n tính t i ưu ch th h sau phí ñ u tư c i t o lư i ñi n. bao gi cũng phát tri n hơn, hoàn thi n hơn th h trư c b i quy lu t Hơn n a, vi c tái c u trúc lư i ñi n còn cân b ng công su t ñ u tranh sinh t n. gi a các tuy n ñư ng dây, gi m s t áp cu i ñư ng dây, gi m b t kh Thu t toán ñàn ki n (Ant colony algorithm – ACA) năng quá t i các thi t b trên lư i, gi m thi u s lư ng h tiêu th b Trong vòng 10 năm g n ñây, có nhi u bài toán t i ưu t h p m t ñi n khi s c . ñư c gi i quy t b ng các thu t toán ñàn ki n (Ant colony Algorithm). Hi n nay, có nhi u thu t toán gi i bài toán tái c u trúc trên lư i Thu t toán ki n mô ph ng hành vi c a ñàn ki n trong t nhiên nh m ñi n phân ph i ñ gi m ∆P. tìm ki m ñư ng ñi ng n nh t gi a t ki n và ngu n th c ăn d a trên * Các thu t toán d a trên phương pháp Heuristic lư ng d u chân (Pheromone) mà các con ki n ñ l i trên ñư ng ñi. Phương pháp thay ñ i nhánh ñơn gi n
5 6 Hi u qu c a thu t toán ki n ñã ñư c th hi n khi so sánh v i 4. B c c lu n văn các thu t toán n i ti ng khác như thu t toán di truy n (GA), mô B c c c a lu n văn ngoài ph n m ñ u và k t lu n chung, n i ph ng luy n kim (Simulated Annealing). dung lu n văn ñư c biên ch thành 4 chương: Hi n nay ñã có các nghiên c u gi i bài toán tái c u trúc b ng Chương 1: Cơ s lý thuy t gi i bài toán tái c u trúc LĐPP. nhi u thu t toán khác nhau như thu t toán di truy n, k thu t vòng Chương 2: Thu t toán ñàn ki n. kín … Đ có cái nhìn t ng quát và so sánh ñ i chi u k t qu gi a các Chương 3: Xây d ng chương trình tính toán tái c u trúc LĐPP thu t toán v i nhau, làm ti n ñ cho hư ng nghiên c u ti p theo là lai s d ng thu t toán ñàn ki n. ghép gi a các thu t toán v i nhau, ñ gi m th i gian tính toán, nhanh Chương 4: Tính toán tái c u trúc cho LĐPP qu n Liên Chi u ñ n k t qu t i ưu. thành ph Đà N ng. V i các lý do nêu trên, ñ tài lu n văn s ch n thu t toán ñàn Chương 1 ki n ñ áp d ng tính toán cho bài toán tái c u trúc lư i ñi n phân CƠ S LÝ THUY T GI I BÀI TOÁN TÁI C U TRÚC LĐPP ph i nh m gi m t n th t công su t tác d ng. 1.1. Đ c ñi m c a lư i ñi n phân ph i 2. Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u Lư i ñi n phân ph i dùng ñ chuy n t i tr c ti p ñi n năng t Đ i tư ng nghiên c u tr ng tâm c a ñ tài thu t toán ñàn ki n lư i truy n t i ñ n h tiêu th . Lư i ñi n phân ph i thư ng có c p nh m gi i bài toán tái c u trúc lư i ñi n phân ph i gi m t n th t công ñi n áp t 6÷35kV. C u trúc c a lư i ñi n phân ph i r t ph c t p bao su t tác d ng ∆P, áp d ng tính toán c th cho lư i ñi n phân ph i g m nhi u nhánh, nhi u nút và có kh i lư ng r t l n. qu n Liên Chi u - thành ph Đà N ng. S d ng ph n m m Trên m i xu t tuy n c a lư i ñi n phân ph i ngoài các thi t b PSS/ADEPT ñ tính toán ki m tra. ñóng c t ñ u xu t tuy n thì ngư i ta còn ñ t nhi u thi t b ñóng c t 3. M c tiêu và nhi m v nghiên c u ñ phân ño n trên tr c chính ho c nhánh r . Cơ s lý thuy t gi i bài toán tái c u trúc LĐPP ñ gi m t n th t. Gi a các xu t tuy n v i nhau trên m ch vòng ngư i ta cũng Nghiên c u lý thuy t v thu t toán ñàn ki n. ñ t các thi t b ñóng c t v n hành v trí thư ng m , g i là các thi t Nghiên c u thành l p bài toán tái c u trúc LĐPP gi m t n th t b liên l c. b ng thu t toán ñàn ki n. L p chương trình tính toán b ng ngôn ng Trong th c t ngư i ta thư ng thi t k và xây d ng lư i ñi n Matlab. phân ph i t o thành các m ch vòng kín gi a các xu t tuy n v i nhau ng d ng tính toán c th cho lư i ñi n phân ph i qu n Liên nhưng v n hành h . Chi u thành ph Đà N ng. S d ng ph n m m PSS/ ADEPT ñ tính Vi c v n hành lư i phân ph i luôn ph i tho mãn các ñi u toán ki m tra. ki n:
7 8 C u trúc v n hành hình tia. T t c các ph t i ñ u ñư c cung Theo tác gi c a [1], trong các bài toán nêu trên, bài toán 6: c p ñi n, t n th t ñi n áp n m trong trong ph m vi cho phép. Các h Xác ñ nh c u trúc LĐPP ñ gi m t n th t công su t tác d ng ñư c th ng b o v relay ph i thay ñ i phù h p. Đư ng dây, máy bi n áp xem là bài toán quan tr ng nh t, làm n n t ng cho h u h t các bài và các thi t b khác không b quá t i. toán khác trong h th ng các bài toán tái c u trúc LĐPP. 1.2. Các lý do ñ v n hành hình tia trên lư i ñi n phân ph i 1.5. Các nghiên c u khoa h c v tái c u trúc lư i ñi n phân ph i 1.3. Tái c u trúc lư i ñi n phân ph i 1.5.1. Mô hình toán h c c a lư i ñi n phân ph i Tái c u trúc lư i ñi n là quá trình v n hành các khóa ñi n ñ 1.5.2. Bài toán 1: Tái c u trúc lư i ñi n ñ c c ti u chi phí thay ñ i phương th c nh m gi m chi phí v n hành mà v n tho mãn v n hành các ràng bu c ñã nêu. Đ i v i lư i phân ph i, chi phí ch y u ñư c 1.5.3. Bài toán 2: Tái c u trúc lư i ñi n ñ gi m t n th t t i thi u hoá là chi phí t n th t ñi n năng. năng lư ng 1.4. Các bài toán tái c u trúc LĐPP góc ñ v n hành 1.5.4. Bài toán 3: Cân b ng công su t gi a các ñư ng dây và Các bài toán v n hành lư i ñi n phân ph i mô t các hàm m c tr m bi n áp tiêu tái c u trúc lư i ñi n như sau: 1.5.5. Bài toán 4: Tái c u trúc ñ khôi ph c lư i ñi n phân - Bài toán 1: Xác ñ nh c u trúc lư i ñi n theo ñ th ph t i ph i sau s c và cân b ng t i trong 1 kho ng th i gian ñ chi phí v n hành bé nh t. 1.5.6. Bài toán 5: Tái c u trúc lư i ñi n theo hàm ña m c tiêu - Bài toán 2: Xác ñ nh c u trúc lư i ñi n theo ñ th ph t i 1.5.7. Bài toán 6: Tái c u trúc lư i ñi n ñ gi m t n th t trong 1 kho ng th i gian ñ t n th t năng lư ng bé nh t. công su t tác d ng - Bài toán 3: Tái c u trúc lư i ñi n cân b ng t i (gi a các Có r t nhi u phương pháp tái c u trúc gi m ∆P nhưng theo [1], ñư ng dây, máy bi n th ngu n các tr m bi n áp) ñ nâng cao kh các phương pháp này có th ñư c chia thành 3 lo i chính là gi i thu t năng t i c a lư i ñi n. k t h p t i ưu hóa và heuristic (k thu t vòng kín), gi i thu t thu n - Bài toán 4: Khôi ph c lư i ñi n sau s c hay c t ñi n s a túy d a vào heuristic (K thu t chuy n nhánh) và gi i thu t d a vào ch a. trí tu nhân t o (thu t toán di truy n). - Bài toán 5: Xác ñ nh c u trúc lư i theo nhi u m c tiêu như: 1.5.7.1. K thu t vòng kín t n th t công su t bé nh t, m c ñ cân b ng t i cao nh t, s l n 1.5.7.2. K thu t ñ i nhánh chuy n t i ít nh t, s t áp cu i lư i bé nh t cùng ñ ng th i x y ra. 1.5.7.3. Thu t toán di truy n (Hàm ña m c tiêu). 1.6. K t lu n - Bài toán 6: Xác ñ nh c u trúc lư i ñi n t i 1 th i ñi m ñ t n Ph n l n các bài toán tái c u trúc theo các m c tiêu khác nhau, th t công su t bé nh t. nhưng ñ u có th chuy n v và s d ng bài toán xác ñ nh c u trúc
9 10 LĐPP gi m t n th t công su t tác d ng làm modun chính trong su t 2.3. Các lý thuy t c i ti n c a thu t toán ñ ti p c n bài toán tái quá trình l p [1]. Vì v y, ñ tài ch n bài toán này ñ th c hi n trong c u trúc lư i ñi n phân ph i lu n văn. 2.3.1. Gi i thi u bài toán t i ưu t h p và các ñ nh lý ch ng Chương 2 minh ñ h i t c a thu t toán THU T TOÁN ĐÀN KI N Năm 2002 M.Dorigo và T.Stuzle ñã ch ng minh ñư c tính h i 2.1. S ra ñ i c a thu t toán t c a hai bi n th quan tr ng nh t c a thu t toán ñó là Max – Min. 2.2. Gi i thi u thu t toán Đi u này ñã khi n cho thu t toán ñàn ki n có m t cơ s lý thuy t Ban ñ u, s con ki n b t ñ u t t ki n ñ ñi tìm ñư ng ñ n v ng vàng và m ra m t lo t các nghiên c u ñ y h a h n v các nơi có th c ăn. T t ki n s có r t nhi u con ñư ng khác nhau ñ ñi tham s ñi u khi n trong thu t toán. ñ n nơi có th c ăn, nên 1 con ki n s ch n ng u nhiên m t con Sau ñây chúng ta s xem xét phát bi u hình th c c a bài toán ñư ng ñi ñ n nơi có th c ăn. Quan sát loài ki n, ngư i ta nh n th y t h p, gi i thu t và tính h i t c a gi i thu t [5]. chúng tìm ki m nhau d a vào d u chân mà chúng ñ l i trên ñư ng − Cho 1 b (S, f, ) trong ñó ñi (hay còn g i là d u chân ki n ñ l i). Sau 1 th i gian lư ng d u − S: t p h p các l i gi i chân (pheromone) c a m i ch ng ñư ng s khác nhau. Do s tích lũy − f: Hàm ñánh giá f: S->R d u chân c a m i ch ng ñư ng cũng khác nhau ñ ng th i v i s bay − : các ñi u ki n ràng bu c hơi c a d u chân ño n ñư ng ki n ít ñi. S khác nhau này s nh − C n tìm l i gi i t i ưu S* tho f(S*) min hư ng ñ n s di chuy n c a nh ng con ki n sau ñi trên m i ño n Trong ACA bài toán t i ưu t h p (S, f, ) ñư c gi i quy t ñư ng. N u d u chân ñ l i trên ñư ng ñi nhi u thì s có kh năng qua sơ ñ g m các thành ph n sau: thu hút các con ki n khác di chuy n trên ñư ng ñi ñó, nh ng ch ng T p h u h n C = {C1, C2 ... CNc} các ñ nh c n duy t trong ñư ng còn l i do không thu hút ñư c lư ng ki n di chuy n s có xu quá trình tìm ki m. T p h u h n X các tr ng thái k t qu có th tìm hư ng bay hơi d u chân sau 1 th i gian qui ñ nh. Đi u ñ c bi t trong ñư c c a bài toán trong quá trình tìm ki m: cách hành x loài ki n là lư ng d u chân trên ñư ng ñi có s tích lũy x ∈X = . càng l n thì cũng ñ ng nghĩa v i vi c ño n ñư ng ñó là ng n nh t t T p S~ các l i gi i - là b ph n c a X (S ⊆ X). t ki n ñ n nơi có th c ăn. T p X ⊆ X các tr ng thái tho mãn . Phương pháp này ñưa ra ñ gi i quy t các bài toán có không S* ≠ φ: ~t p các l i gi i t i ưu. gian nghi m l n ñ tìm ra l i gi i có nghi m là t i ưu nh t trong S* ⊆ X và S* ⊆⊆ S không gian nghi m ñó v i th i gian cho phép hay không tìm ra c u D a vào các thành ph n k trên, các thành ph n ki n s xây trúc t i ưu hơn thì d ng. d ng các l i gi i b ng cách th c hi n các di chuy n qua các ñ nh c a
11 12 ñ th G = (C, L, T). Trong ñó các ñ nh ñư c g n các giá tr thu c C, L • Jk(i) là t p h p các ñi m còn l i mà ki n th k t ñi m i có là cung n i các c p ñ nh (không có ñ nh cô l p), T là t p các th ñi ñ n; pheromone trên L. • α, β là các h s xác ñ nh tương quan gi a pheromone và Các ñ nh lý h i t c a thu t toán: Đ nh lý 1, Đ nh lý 2, Đ nh lý kho ng cách. 3, Đ nh lý 4, Đ nh lý 5. Bi u th c (2-1) nói lên r ng nguyên lý chuy n tr ng thái thiên 2.3.2. Nguyên lý chuy n tr ng thái và nguyên lý c p nh t c c v s di chuy n ñ n nh ng ñi m ñư c k t n i b ng ñư ng ng n hơn b , toàn c c và có lư ng pheromone l n hơn. B ng s hư ng d n c a cư ng ñ d u chân, nh ng con ki n s * Nguyên lý c p nh t c c b và toàn c c: l a ch n ñư ng ñi thích h p. Cu i cùng, ñư ng ưa thích nh t giàu Trong khi xây d ng hành trình, m i con ki n làm thay ñ i pheromone tr thành hành trình t t nh t, ñó là l i gi i cho v n ñ . pheromone trên nh ng ño n ñư ng ñi qua b ng các nguyên lý c p Khái ni m này nói lên s xu t hi n c a phương pháp ACA: Đ u nh t c c b và toàn c c. tiên, m i con ki n trong ñàn ki n ñư c ñ t tr ng thái xu t phát, m i Nguyên lý c p nh t c c b ñư c bi u di n b ng bi u th c gán thành viên s xây d ng tr n v n m t ñư ng ñi t ñi m b t ñ u cho ñ n như sau: ñi m k t thúc thông qua vi c áp d ng l p ñi l p l i nguyên lý chuy n τ(i, j) = (1 − ρ)τ(i, j) (2-2) tr ng thái. Trong khi xây d ng hành trình, m i con ki n cũng làm thay Trong ñó: ρ là h s bi u di n s bay hơi c a pheromone. ñ i lư ng pheromone trên ño n ñư ng nó ñã ñi qua b ng cách áp d ng Nguyên lý c p nh t toàn c c ñư c bi u di n b ng bi u th c nguyên lý c p nh t c c b . Khi t t c nh ng con ki n ñã hoàn thành gán như sau: hành trình c a chúng, lư ng pheromone trên ñư ng ñi s ñư c hi u s ch nh tr l i theo nguyên lý c p nh t toàn c c. τ(i, j) = τ(i, j) + ∑∆τ(i, j)(k) k=1 (2-3) * Nguyên lý chuy n tr ng thái:  [ τ(i, j)]α [ η(i, j)]β Trong ñó:   , j∈Jk (i) • ∆τ(i,j)(k) là lư ng pheromone ñ ng l i c a ki n th k khi ñi pk (i, j) =  ∑ [ τ(i,m)] [ η(i,m)] α β ∈ qua ño n ñư ng i-j.  m J (i) k 0  , j∉Jk (i) • s là s lư ng ki n trong ñàn. (2-1) 2.4. Mô hình và cách gi i bài toán tái c u trúc lư i ñi n phân Trong ñó: ph i áp d ng thu t toán ñàn ki n • τ là lư ng pheromone ñ ng l i trên ñư ng ñi t ñi m i ñ n Khi gi i bài toán tái c u trúc áp d ng thu t toán ñàn ki n, nh ng ñi m j; ph n t ki n nhân t o ñư c ñưa vào và th c hi n ñ y ñ các bư c tính • η là ngh ch ñ o kho ng cách t i ñ n j;
13 14 toán mô ph ng theo ho t ñ ng c a ñàn ki n trong t nhiên. Ban ñ u chúng ta ph i t o ra không gian tìm ki m nghi m V cơ b n, nh ng bư c tính toán này b t ñ u t m t l i gi i chưa b ng cách t o ra m t s c u trúc c a lư i ñi n, ng v i m i c u trúc hoàn ch nh (phép th ), và t ng bư c thay ñ i c u trúc (m i c u trúc tư ng trưng cho ño n ñư ng ñi c a ki n s ñ l i m t lư ng tư ng trưng cho ño n ñư ng ñi hoàn ch nh c a ki n) cho ñ n khi cu i pheromone trên ño n ñư ng ñi qua. cùng xây d ng ñư c m t c u trúc t i ưu, ñáp ng ñư c yêu c u hàm Trong quá trình khám phá c a t ch c ñàn ki n, tiêu chí mà m c tiêu. ph n t ki n l a ch n m t ñư ng ñi m i bư c ñó là nguyên lý Thay ñ i c u trúc chính là thay ñ i các tr ng thái ñóng c t c a chuy n tr ng thái, bao g m thông tin v m c pheromone và thông tin các thi t b liên l c, phân ño n trên lư i ñi n. khám phá. C th là m t ph n t ki n k khi ñ t v trí xij(k) nút ij M i m t thi t b liên l c, phân ño n (ký hi u – S) ñư c bi u th (nút ñóng c t) có xác su t l a ch n là pij ñư c cho b i bi u th c: b ng hai tr ng thái ñóng ho c m (1,0). p (t ) = k [τ ij ][ ] α ( t ) . η ij β ij n (2-4) ∑ [τ ( t ) ] .[ ik ] α β ik η k =1 Trong ñó: • τ là ma tr n pheromone, ñư c mô t rõ hơn ph n dư i ñây • ηj là thông tin khám phá liên quan v i nút j, Ngay sau khi m t ph n t ki n xây d ng m t l i gi i, nó ñ l i • α, β là các h s t l (0 ≤ α, β ≤ 1). m t lư ng pheromone trên ño n ñư ng ñi qua và hư ng d n ph n t * Ma tr n pheromone (Ma tr n d u chân): ki n ti p theo ñ ñi ñ n l i gi i cu i cùng. Quá trình này ñư c l p l i Ma tr n pheromone là m t ma tr n kích thư c m x n, m hàng cho ñ n khi th a mãn ñi u ki n d ng nào ñó (ch ng h n như s bư c bi u di n cho các v trí ñóng c t, n c t bi u di n cho ño n ñư ng ñi l p t i ña cho phép). c a ph n t ki n. Nh ng ph n t c a ma tr n pheromone τi,j ñư c Cách gi i quy t bài toán này ñư c quy t ñ nh b i các thông tin gán m t giá tr ñó là m c pheromone mô t kh năng ñóng m c a như sau: các thi t b ñóng c t. 1. M t ñ d u chân ki n ñ l i (pheromone). * Quá trình c p nh t pheromone trong bài toán tái c u trúc: 2. Thông tin khám phá. Sau khi t t c nh ng ph n t ki n hoàn thành nhi m v c a 3. Hàm m c tiêu và các ñi u ki n ràng bu c. mình ñ t o ra các c u trúc lư i ñi n, nh ng v t pheromone s ñư c 4. Các nguyên lý c p nh t. c p nh t. Hai s ki n quan tr ng ñư c ñưa ra trong quá trình c p * Mô t l i gi i: nh t: S bay hơi và ñ ng l i c a pheromone.
15 16 S bay hơi làm gi m m c pheromone t i t t c các ph n t c a • Lt(k) là giá tr t ng t n th t công su t c a m ng ñi n ma tr n pheromone, ñư c th hi n qua bi u th c gán như sau: • xj(k) là v trí thi t b ñóng c t, cho l i gi i tìm ñư c b i ph n τ(i, j) = (1 − ρ)τ(i, j) (2-5) t ki n k. 2.5. Sơ ñ c u trúc t ng quát c a thu t toán ñàn ki n Trong ñó: 2.6. K t lu n • ρ là h s bi u di n s bay hơi c a pheromone, giá tr n m Thu t toán ñàn ki n tìm l i gi i t i ưu ñư c xây d ng d a trên trong kho ng 0 ≤ ρ ≤ 1; 3 nguyên lý cơ b n: nguyên lý chuy n tr ng thái (nguyên lý xác • i = 1,....., m và j = 1,....., n; su t), nguyên lý c p nh t c c b và nguyên lý c p nh t toàn c c v i S bay hơi pheromone giúp h n ch lư ng pheromone gia tăng l i gi i ban ñ u là hoàn toàn ng u nhiên và các h s tương quan do quá m c trên m t ño n ñư ng nào ñó. Vì v y, nó có tác d ng ngăn ngư i dùng thi t l p tùy theo ñi u ki n bài toán. ng a s h i t ñ n m t l i gi i t i ưu c c b c a bài toán ñ t ra b ng Thông qua vi c tìm hi u lý thuy t v thu t toán và áp d ng ñ cách qui ñ nh m t gi i pháp nh m quên ñi nh ng quy t ñ nh không xây d ng mô hình và gi i bài toán tái c u trúc lư i ñi n phân ph i ñã t t trong quá kh . m ra m t phương pháp m i ñ gi i quy t các bài toán t i ưu hóa Sau khi bay hơi, ti p t c x y ra s tích t pheromone, nh ng trong quá trình v n hành h th ng ñi n. ph n t ki n ñ l i pheromone trong ma tr n τ thông qua bi u th c Chương 3 gán: XÂY D NG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN s τ(i, j) = τ(i, j) + ∑ ∆τ(i, j) (k ) (2-6) TÁI C U TRÚC LƯ I ĐI N PHÂN PH I S D NG k =1 THU T TOÁN ĐÀN KI N Trong ñó: 3.1. Gi i thi u • i = 1,....., s và j = 1,....., m; Chương này trình bày vi c áp d ng thu t toán ñàn ki n vào bài • s là s lư ng ki n trong ñàn; toán tái c u trúc LĐPP ñ gi m t n th t công su t. Bài toán tái c u • ∆τ(i,j) (k) là lư ng pheromone ñ ng l i trên ph n t τ(i,j) c a trúc ñư c th c hi n b ng cách ban ñ u t o ra các c u trúc m ng phân ki n th k, ñư c cho b i: ph i m t cách ng u nhiên, m i c u trúc ng v i m t ñư ng ñi c a K ki n. Các k t qu ñ t ñư c sau khi tái c u trúc s ñư c so sánh v i  L(k) , i = x j (k) ∆τ(i, j) =  t (k) (2-7) k t qu trư c khi tái c u trúc ñ ch ng minh tính kh năng gi i quy t 0 , i ≠ x (k) bài toán c a thu t toán ñàn ki n. K t qu ñ t ñư c cũng so sánh v i  j k t qu th c hi n bài toán c a ph n m m PSS/ADEPT-ph n m m • K là m t h ng s . tính toán lư i phân ph i hi n ñang ñư c áp d ng r ng rãi trong EVN.
17 18 Vi c tính toán tái c u trúc LĐPP ñư c xây d ng trên ngôn ng * Ràng bu c v vi c quá t i trên dây d n: Dòng ñi n (công l p trình Matlab vì ph n m m này có thư vi n các hàm toán h c h t su t) ch y trên các nhánh ph i nh hơn m c cho phép s c phong phú và h tr r t m nh các phép toán x lý ma tr n. Ii j ≤ Icp (3-4) 3.2. Thành l p bài toán * Ràng bu c v quá t i c a các tr m trung gian ngu n và máy 3.2.1. Hàm m c tiêu và các ràng bu c phát. Hàm m c tiêu c n t i thi u là t n th t công su t tác d ng. 3.2.2. Bi u di n nghi m c a bài toán (các c u trúc lư i ñi n) f = min (∆P) (3-1) Vì m i thi t b liên l c hay phân ño n trong lư i ñi n ch có  Pij2 + Q ij2  hai tr ng thái ñóng (gán tương ng giá tr bít b ng ‘1’ và m (gán giá ∑ [Re (S )] N N ∆P = ∑R ij   V ij2 =  ij + S ji (3-2) tr bít b ng ‘0’) nên s d ng phương pháp bi u di n nh phân ñ bi u ij = 1   ij = 1 bi n m i c u trúc lư i ñi n (tương ng v i ño n ñư ng ñi c a ph n Và các ñi u ki n ràng bu c: t ki n). Đi n áp t i các nút i(j) : Vi(j)min ≤ Vi(j) ≤ Vi(j)max Ví d : 0 1 0 1 0 0 0 Dòng ñi n trên các nhánh ij ∈ N: Iij ≤ Iijmax v i: Hình 3-1: Bi u di n c u trúc lư i b ng mã nh phân (th hi n Rij: Đi n tr các nhánh n i nút i và j. các tr ng thái ñóng c t c a các thi t b liên l c hay phân ño n) Vi, Vj: Đi n áp t i nút i và j. 3.2.3. Ma tr n d u chân (Ma tr n pheromone ) Sij, Sji: Công su t truy n t nút i ñ n j và ngư c l i. Ma tr n pheromone là m t ma tr n kích thư c m x n, m hàng Bài toán tái c u trúc LĐPP ph i th a mãn các ràng bu c sau bi u di n cho các v trí ñóng c t c a các thi t b liên l c (Phân ño n), ñây: n c t bi u di n cho ño n ñư ng ñi c a ph n t ki n. Nh ng ph n t *Ràng bu c v c u trúc hình tia c a LĐPP. c a ma tr n pheromone τi,j ñư c gán m t giá tr ñó là m c * Ràng bu c v vi c t t c các ph t i ñ u ñư c c p ñi n. pheromone mô t kh năng ñóng m c a các thi t b ñóng c t. * Ràng bu c v ch t lư ng ñi n. 3.2.4. T o m t s c u trúc ban ñ u cho cho m ng phân ph i Thông thư ng, hi n nay ñi n áp t i ñ u ngu n thư ng ñư c Bài toán tái c u trúc ñư c th c hi n b ng cách, ban ñ u t o ra ch nh b ng 1,05Uñm. Đ i v i ñi n áp cu i ngu n theo lu t Đi n l c, các c u trúc m ng phân ph i m t cách ng u nhiên, m i c u trúc ng trong ñi u ki n bình thư ng, ñ l ch không quá 5%. v i m t ñư ng ñi c a ki n là m t chu i nh phân. Sau ñó m i c u Như v y, ñi u ki n ràng bu c v cư ng ñ ñi n áp t i nút i nào trúc (là m t phương án) s ñư c ki m tra ràng bu c v ñi u ki n t t ñó là: c các ph t i ñ u ñư c c p ñi n. N u th a mãn s ñưa vào c u trúc 0,95 U dm ≤ Vi ≤ 1,05 U dm (3-3) ban ñ u. Quá trình l p l i cho ñ n khi ñ s c u trúc ñã cho trư c.
19 20 3.3. Thành l p ma tr n t ng d n nút c a lư i ñi n (Ybus) Tmax: Cư ng ñ d u chân l n nh t c a ma tr n d u chân. 3.4. Gi i tích m ng ñi n theo phương pháp NEWTON-RAPHSON Φ in : Kh năng ñóng m các khóa trong t ng vòng, giá tr 3.5. Ki m tra các ñi u ki n ràng bu c này ∈ [0,1] Bư c 5: N u th i gian cho phép v n còn và các c u trúc ch n 3.6. Sơ ñ thu t toán bài toán tái c u trúc LĐPP ñ gi m ∆P v n còn thì ta quay l i bư c 2. Các bư c ñ t o ra thu t gi i ñàn ki n áp d ng cho bài toán tái Bư c 6: N u th i gian cho phép ch m d t hay c u trúc ñư c c u trúc lư i ñi n phân ph i: ch n không còn thì ta d ng chương trình và xu t ra k t qu . Bư c 1: Ban ñ u t o ra m t s c u trúc c a m ng phân ph i 3.7. Chương trình tái c u trúc lư i ñi n phân ph i b ng thu t (t o ng u nhiên) th a mãn các ñi u ki n ràng bu c. toán ñàn ki n Bư c 2: M i c u trúc tư ng trưng cho ño n ñư ng ñi mà ki n N i dung chương trình (ph l c). ñã ñi này s ñư c tính toán hàm m c tiêu (∆P). Các file chính c a chương trình bao g m: chươngtrinhchinh, Bư c 3: M i c u trúc này s ñư c c p nh t vào ma tr n d u cautruc_bandau, tinhtoan_hammuctieu, capnhat_bayhoi, ktra_colap, chân theo công th c 1 kiemtra_vong, kiemtra_quatai, kiemtra_ap. T ijxy ( k + 1) = T ijxy ( k ) + (3-26) min ∆ P Ngo i tr chương_trinh_chinh, các chương trình còn l i ñư c vi t dư i d ng hàm và lưu thành m.file ñ thu n ti n khi s d ng. Tijxy (k ) : D u chân c a ki n trên ch ng ñư ng xy c a con 3.8. K t lu n ki n th i∈x và con ki n th j∈y, l n l p th i. Chương trình tính toán ñã xác ñ nh ñư c c u trúc t i ưu có ∆P Sau khi các c u trúc ban ñ u t o ra ñã c p nh t vào ma tr n nh nh t c a lư i ñi n phân ph i b ng thu t toán ñàn ki n. Lư i ñi n d u chân, ta s ch n ra ñư c c u trúc t t nh t trong s các c u trúc phân ph i sau khi tái c u trúc ñ gi m ∆P th a mãn các ñi u ki n ban ñ u, các c u trúc còn l i thì ta s làm bay hơi d u chân c a các ràng bu c ñã ñưa ra, ñi n áp n m trong gi i h n cho phép. c u trúc này b ng công th c: Tijxy ( k + 1) = ρ * Tijxy ( k ) + Tijxy ( 0 ) (3-27) Chương 4 TÍNH TOÁN TÁI C U TRÚC CHO LƯ I ĐI N PHÂN PH I ρ: Xác su t bay hơi d u chân c a nh ng con ki n ñi qua ñ l i. QU N LIÊN CHI U THÀNH PH ĐÀ N NG Tijxy (0) : D u chân ban ñ u ñư c t o ra cho m i ño n ñư ng. 4.1. Gi i thi u sơ lư c qu n Liên chi u - thành ph Đà N ng Bư c 4: D a vào ma tr n d u chân ta s xây d ng ñư c danh 4.2. T ng quan v lư i ñi n phân ph i qu n Liên Chi u TP Đà sách các c u trúc ñư c ch n theo các công th c N ng T ij xy (3-28) Φ n i = ,i ∈ x; 4.2.1. Ngu n ñi n T max 4.2.2. Lư i ñi n phân ph i Tijxy : Cư ng ñ d u chân l n nh t c a hàng th th i∈x
21 22 4.2.3. Mô t s liên l c và phân ño n gi a các các xu t tuy n 4.3. Tính toán phương th c v n hành hi n t i Liên l c gi a các xu t tuy n (các v trí thư ng m ): Sơ ñ thay th tính toán lư i ñi n phân ph i qu n Liên Chi u - Xu t tuy n 472-ELC liên l c v i xu t tuy n 473-ELC t i v như hình v ph l c s 3. K t qu tính toán công su t các xu t trí C-01/5 (V trí này hi n ñang m lèo). tuy n và t n th t công su t phương án này như ph l c s 2. - Xu t tuy n 473-ELC liên l c v i xu t tuy n 471-ELC t i v B ng 4.3: Công su t trên các xu t tuy n và t n th t phương trí C-13 (V trí này hi n ñang m lèo). th c v n hành hi n t i lư i ñi n phân ph i qu n Liên chi u - Xu t tuy n 471-ELC liên l c v i xu t tuy n 475-ELC t i v Công su t T n th t Xu t tuy n trí dao cách ly DCL128. Liên l c v i xu t tuy n 472–E9 t i v trí c t P (MW) Q (MAr) ∆P (MW) ∆Q (MVAr) C27 (V trí này hi n ñang m lèo). Liên l c v i xu t tuy n 474-E9 t i Tuy n 471-ELC 47,582 20,270 v trí dao c t có t i LBS 48.1. Liên l c v i xu t tuy n 473-E9 qua hai Tuy n 472ELC 11,500 4,899 v trí c t C-06 và C31.1 Tuy n 473ELC 14,012 5,969 0,57735 1,68765 Phân ño n gi a các xu t tuy n (các v trí thư ng ñóng): Tuy n 475ELC 12,415 5,289 - Phân ño n xu t tuy n 471-ELC qua 03 v trí: Phân ño n Tuy n 472E9 32,338 13,776 b ng máy c t Recloser t i v trí c t C99, b ng dao cách ly DCL 30- Tuy n 473E9 43,286 18,440 4ĐS3, b ng dao cách ly DCL 48.44. Tuy n 474E9 41,290 17,589 - Phân ño n xu t tuy n 475-ELC b ng dao cách ly DCL128A. 4.4. Tái c u trúc lư i ñi n qu n Liên Chi u b ng chương trình - Phân ño n xu t tuy n 474-E9 qua 02 v trí: Phân ño n b ng PSS/ADEPT máy c t Recloser và dao c t có t i LBS 86A.4. 4.4.1. Gi i thi u chương trình PSS/ADEPT - Phân ño n xu t tuy n 473-E9 b ng dao cách ly DCL 14- 4.4.2. Mô ph ng LĐPP trên chương trình PSS/ADEPT 4ĐS3. 4.4.3. Xây d ng cơ s d li u thông s c u trúc LĐPP Hi n nay lư i ñi n qu n Liên chi u có 14 thi t b liên l c liên 4.4.4. Tính toán tìm ñi m m t i ưu (TOPO) quan ñ n vi c thay ñ i phương th c v n hành, trong ñó 7 thi t b liên Phương th c v n hành lư i ñi n sau tái c u trúc : l c thư ng m , 7 thi t b liên l c TBLL thư ng ñóng. N i dung C u trúc ban ñ u PSS/ADEPT V trí các thi t b liên l c trên lư i như b ng s 4.1. S1, S2, S3, S5, Khóa m S1, S2, S6, S8, S9, S11, S14 Sơ ñ nguyên lý k t lư i lư i ñi n phân ph i qu n Liên Chi u S6, S11, S14 thành ph Đà N ng như ph l c s 1. S3, S4, S5, S7 S4, S7, S8, S9 Khóa ñóng S10, S12, S13 S10, S12, S13 ∆P (kW) 577,354 456,770
23 24 B ng 4.5: Công su t trên các xu t tuy n và t n th t sau khi tái Công su t T n th t c u trúc lư i ñi n phân ph i qu n Liên chi u b ng chương trình Xu t tuy n P Q (MAr) ∆P (MW) ∆Q (MVAr) PSS/Adept (MW) Công su t T n th t Tuy n 471-ELC 47,582 20,270 Xu t tuy n P (MW) Q (MAr) ∆P (MW) ∆Q (MVAr) Tuy n 472ELC 11,500 4,899 Tuy n471-ELC 47,582 20,270 Tuy n 473ELC 14,012 5,969 0,4627123 1,476023 Tuy n 472ELC 11,500 4,899 Tuy n 475ELC 12,415 5,289 Tuy n 473ELC 14,012 5,969 Tuy n 472E9 32,338 13,776 0,456770 1,453947 Tuy n 475ELC 12,415 5,289 Tuy n 473E9 43,286 18,440 Tuy n 472E9 32,338 13,776 Tuy n 474E9 41,290 17,589 Tuy n 473E9 43,286 18,440 Tuy n 474E9 41,290 17,589 4.5. Tái c u trúc lư i ñi n qu n Liên Chi u b ng thu t toán ñàn ki n Sơ ñ thay th tính toán lư i ñi n phân ph i qu n Liên Chi u - thành ph Đà N ng như hình v ph l c s 5. Thông s tính toán trong file d li u nút busdata và file d li u nhánh linedata ñư c l y như thông s trong chương trình PSS/Adept. Phương th c v n hành lư i ñi n sau tái c u trúc : N i dung C u trúc ban ñ u Chương trình S1, S2, S3, S5, Khóa m S1, S2, S6, S8, S9, S11, S14 S6, S11, S14 S3, S4, S5, S7 S4, S7, S8, S9 Hình 4-2: Đ c tính h i t c a bài toán tái c u trúc LĐPP qu n Khóa ñóng S10, S12, S13 S10, S12, S13 Liên Chi u TP Đà N ng ∆P (kW) 577,354 462,7123 4.6. Nh n xét B ng 4.6: Công su t trên các xu t tuy n và t n th t sau khi tái C u trúc c a lư i ñi n sau khi th c hi n tái c u trúc b ng c u trúc lư i ñi n phân ph i qu n Liên chi u chương trình PSS/Adept và thu t toán ñ u cho k t qu gi ng nhau.
25 26 Theo k t qu tính toán phương án có t n th t công su t tác không ch ng minh ñư c phương án t i ưu là t i ưu toàn c c, nhưng d ng bé nh t, ñáp ng các ñi u ki n ràng bu c khi S3, S5 m và S8, k t qu tính toán c a thu t gi i là ch p nh n ñư c, gi m ñư c kh S9 ñóng. Tuy nhiên, hi n nay t i hai v trí S8, S9 v n chưa có thi t b năng rơi vào c c tr c c b . Bên c nh nh ng ưu ñi m, gi i thu t cũng liên l c (ñây là 2 v trí m lèo). Đ gi m công su t tác d ng LĐPP b c l nh ng như c ñi m như th i gian tính toán và k t qu ph 22kV qu n Liên Chi u thành ph Đà N ng, c n thi t ph i kh o sát thu c nhi u vào các các c u trúc ban ñ u. Do v y, c n ph i th c hi n l p ñ t b sung 2 thi t b liên l c t i hai v trí này. th nghi m chương trình nhi u l n ñ i v i m t lư i ñi n c th ñ ñúc k t kinh nghi m l a ch n các tham s nh m nâng cao t c ñ h i K T LU N VÀ KI N NGH t và ch t lư ng c a giá tr hàm m c tiêu tìm ñư c. 1. K t lu n 2. Ki n ngh Tái c u trúc lư i ñi n là m t bài toán t i ưu hóa ph c t p v i Do kh năng và th i gian có h n, ñ tài chưa kh o sát và phân hàm m c tiêu phi tuy n và ph i th a mãn nhi u ràng bu c. Tái c u lo i ñư c công su t c a lư i ñi n các ch ñ th p ñi m, bình trúc lư i ñi n phân ph i giúp tìm ra phương án v n hành t i ưu lư i thư ng trong ngày, cũng như các ch ñ theo mùa n ng, mưa, ch ñ ñi n theo t ng hàm m c tiêu c th . s c , ñ tìm ra c u trúc t i ưu linh ho t cho m i ch ñ . Hơn n a, Có nhi u hàm m c tiêu trong bài toán tái c u trúc lư i ñi n gi i thu t ki n có th i gian th c hi n r t l n. phân ph i nhưng bài toán tái c u trúc lư i ñi n phân ph i gi m t n Tuy nhiên, vi c tìm hi u ñư c m t gi i thu t m i, xây d ng th t công su t tác d ng là bài toán quan tr ng nh t, ñây là m t modul ñư c m t chương trình tính toán s là k t qu dùng ñ tham kh o và cho h u h t các bài toán tái c u trúc khác. t o ñi u ki n thu n l i trong vi c so sánh ñ i chi u k t qu gi a các Thu t toán ñàn ki n trình bày trong lu n văn là m t phương thu t toán v i nhau, làm ti n ñ cho hư ng nghiên c u ti p theo là lai pháp ñ gi i quy t bài toán tái c u trúc lư i ñi n phân ph i, gi m t n ghép gi a các thu t toán, ñ gi m th i gian tính toán, nhanh ñ n k t th t công su t tác d ng và ban ñ u thu ñư c m t s k t qu ñáng qu t i ưu. khích l . K t qu th c hi n phù h p v i k t qu th c hi n c a các phương pháp ñã ñư c nghiên c u áp d ng trư c ñây. T n th t công su t tác d ng sau khi tái c u trúc ñã gi m m t lư ng ñáng k . Áp d ng thu t toán ñàn ki n ñ tính toán tái c u trúc LĐPP qu n Liên Chi u thành ph Đà N ng ñã tìm ra ñư c phương án v n hành t i ưu hơn phương án hi n t i. Thu t toán ñàn ki n ñơn gi n, d dàng áp d ng vào nhi u bài toán tái c u trúc LĐPP v i các hàm m c tiêu khác nhau. M c dù