Nội dung

JOURNAL OF SCIENCE Q U Y N H O N U N I V E RS I T Y Optimizing locations and capacities of distributed generation for improving voltage quality of distribution networks Ngo Minh Khoa*, Huynh Duc Hoan Faculty of Engineering and Technology, Quy Nhon University, Vietnam Received: 25/10/2019; Accepted: 26/11/2019 ABSTRACT This paper presents an optimization method for determining locations and capacities of distributed generation types in order to reduce total loss and improve voltage quality of distribution networks. The location and active power of distributed generations are determined in such a way that the total loss of active power in the network is the smallest while it still ensures constraint conditions of power balances, voltage limits at the nodes and the current limits allowed on its branches. The IEEE 33-bus test network is used to verify the proposed method in this paper. The simulation results show that when the distributed generations with optimal position and capacity are connected to the network, the total loss is reduced and voltage quality of the grid is improved significantly. Keywords: Distribution network, distributed generation, voltage quality, power quality, optimization method. Corresponding author. * Email: ngominhkhoa@qnu.edu.vn Journal of Science - Quy Nhon University, 2020, 14(1), 63-70 63 TẠP CHÍ KHOA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN Tối ưu vị trí và công suất nguồn điện phân tán nhằm nâng cao chất lượng điện áp trên lưới điện phân phối Ngô Minh Khoa*, Huỳnh Đức Hoàn Khoa Kỹ thuật và Công nghệ, Trường Đại học Quy Nhơn, Việt Nam Ngày nhận bài: 25/10/2019; Ngày nhận đăng: 26/11/2019 TÓM TẮT Bài báo trình bày phương pháp tối ưu để xác định vị trí và công suất của các loại nguồn điện phân tán nhằm cực tiểu tổn thất công suất tác dụng và nâng cao chất lượng điện áp trên lưới điện phân phối. Vị trí và công suất tối ưu của nguồn điện phân tán được xác định sao cho tổng tổn thất công suất tác dụng trên lưới điện là nhỏ nhất mà vẫn đảm bảo các điều kiện ràng buộc về cân bằng công suất, giới hạn điện áp tại các nút và giới hạn về dòng điện cho phép trên các nhánh của lưới điện. Lưới điện IEEE 33 nút được sử dụng để kiểm chứng phương pháp được trình bày trong bài báo này. Kết quả mô phỏng cho thấy sau khi đấu nối các nguồn điện phân tán với vị trí và công suất tối ưu đã làm giảm tổn thất công suất tác dụng đáng kể và nâng cao chất lượng điện áp của lưới điện. Từ khóa: Lưới điện phân phối, nguồn điện phân tán, chất lượng điện áp, chất lượng điện năng, phương pháp tối ưu. 1. ĐẶT VẮN ĐỀ Ngày nay với sự phát triển của nguồn năng lượng tái tạo, yếu tố về môi trường, sự phát triển của các công nghệ mới, chất lượng điện năng, độ tin cậy hệ thống điện... sự ra đời các nguồn điện phân tán (DG) là thiết thực cho nhu cầu năng lượng đối với một xã hội phát triển, hiện đại nhằm bổ sung và đáp ứng nhanh chóng nhu cầu sử dụng điện cho các khách hàng.1 Tuy nhiên, việc đấu nối tích hợp các DG vào lưới điện phân phối (LĐPP) lại nổi lên một số vấn đề cần quan tâm đó là: Trạng thái ổn định và sự kiểm soát dòng điện ngắn mạch trên lưới; chất lượng điện năng, điều khiển điện áp; tính ổn định và khả năng của DG dưới tác động của các nhiễu loạn; vấn đề bảo vệ rơle và chế độ vận hành khi lưới bị cô lập. Các vấn đề này có thể gây ra các hạn chế nhất định đến việc sử dụng nhiều DG tích hợp vào LĐPP.2 Bài báo này tập trung vào việc nghiên cứu lựa chọn vị trí và công suất tối ưu của các DG nhằm giảm tổn thất công suất tác dụng (CSTD) đến mức nhỏ nhất đồng thời cải thiện chất lượng điện áp (CLĐA) trên LĐPP. Có nhiều phương pháp được sử dụng để tối ưu vị trí và công suất DG trên LĐPP đã được đề xuất trong nhiều công trình đã công bố. Tối ưu vị trí và công suất DG bằng cách sử dụng giải thuật di truyền để cực tiểu tổn thất CSTD trên lưới điện.3-5 Xác định vị trí tối ưu của DG và tụ bù bằng phương pháp tối ưu bầy đàn để cực tiểu hóa tổn thất CSTD có xét đến chỉ số ổn định điện áp.6 Phương pháp tối ưu dựa trên công thức tính chính xác tổn thất CSTD được trình bày trong7,8 để tối ưu vị trí và công suất của DG, tuy nhiên trong các công trình đó, các điều kiện ràng buộc về điện áp không được khảo sát. Việc so sánh các Tác giả liên hệ chính. Email: ngominhkhoa@qnu.edu.vn * 64 Tạp chí Khoa học - Trường Đại học Quy Nhơn, 2020, 14(1), 63-70 suất bị đảo ngược, do đó điện áp tại điểm đấu nối ở phía cuốicao nguồn. Bởivớivìđiện hướng tràonguồn. lưu công 11 DG sẽ tăng hơn so áp nút suất bị đảo ngược, do đó điện áp tại điểm đấu nối DG DG sẽ tăng cao hơn so với điện ápUnút nguồn.P11D JOURNAL OF US SCIENCE US Q U Y N H O N U N I V E RS I T Y HV ưu điểm và nhược điểm của các phương pháp tối ưu vị trí và công suất của các DC dựa trên phương pháp độ nhạy được phân tích khá rõ ràng trong tài liệu.9 Trong đó, các tác giả đã đề xuất phương pháp để xác định công suất tối ưu của DG với hệ số công suất tối ưu, nhưng cũng chỉ khảo sát cho DG loại III.10 DG có thể được phân loại như sau.2 Loại I: DG chỉ có khả năng phát ra CSTD, chẳng hạn như pin quang điện, pin nhiên liệu,… Loại II: DG chỉ có khả năng phát ra công suất phản kháng (CSPK) để cải thiện CLĐA trên lưới, chẳng hạn như: tụ bù CSPK, máy bù đồng bộ. Loại III: DG có khả năng phát ra cả CSTD và CSPK, ví dụ như máy phát đồng bộ. Loại IV: DG có khả năng phát ra CSTD nhưng lại tiêu thụ CSPK, ví dụ như máy phát tuabin gió sử dụng máy phát điện không đồng bộ. Trong bài báo này, các loại DG nêu trên được khảo sát để tối ưu vị trí và công suất phát ra nhằm cực tiểu hóa tổng tổn thất CSTD trên lưới điện mà vẫn thỏa mãn các ràng buộc về cân bằng công suất, giới hạn về điện áp và giới hạn về dòng điện cho phép trên các nhánh của lưới điện. Phương pháp đề xuất trong bài báo này sẽ được các tác giả đánh giá và kiểm chứng trên lưới điện IEEE 33 nút. 2. TỐI ƯU VỊ TRÍ VÀ CÔNG SUẤT DG Thông thường, điện áp trên LĐPP truyền thống được vận hành ổn định, tuy nhiên khi có DG đấu nối vào lưới thì trào lưu công suất và điện áp sẽ bị ảnh hưởng. Để có thể phát được CSTD lên lưới thì máy phát phải vận hành với giá trị điện áp cao hơn so với điện áp các nút lân cận khác.11,12 Điều này có thể được giải thích bằng cách sử dụng mô hình LĐPP hai nút có DG được đấu nối ở phía cuối nguồn. Bởi vì hướng trào lưu công suất bị đảo ngược, do đó điện áp tại điểm đấu nối DG sẽ tăng cao hơn so với điện áp nút nguồn.11 UDG US P, Q R + jX HV P, Q PD QD PDG QDG OLTC QC Hình 1. Ảnh hưởng của DG đến LĐPP. DG UDG R + jX P, Q OLTC R + jX PDG Q PDD DG QDG QD PDG DG QDG QC OLTCHình 1, DG được đấu nối vào nút ở Trong Q phía cuối nguồn nơi có điện áp là (UDG); PCDG và Trong Hình 1, được đấu nối vào nútDG; ở phía Ảnh hưởng của DG đến phát LĐPP. QHình là 1.CSTD vàDG CSPK được ra bởi P DG cuối nguồn nơi có điện áp là (UDG); PDG và QDGD vàTrong Q là CSTD và CSPK của tải và Q là CSPK Hình DG được vào DG; nút ởP phía D C là CSTD và 1, CSPK được đấu phátnối ra bởi D và cuối nguồn nơi có điện áp là (U ); P và QDG DG phát ra của thiết bị bù. DG, tải và thiết bị được QD là CSTD và CSPK của tải và QCDGlàbù CSPK và là CSTD và CSPK được phát ra bởi DG; P phát của của thiết bù. DG, tải và thiết bịDqua bù nối vớirahệ thống điện bị truyền tải cao áp thông Q là CSTD và CSPK của tải và Q là CSPK D Ctải cao áp được nối với hệ thống điện truyền đường dây cócủa tổng trởbịlàbù. R DG, + jX và và máy biến áp phát ra của thiết tải thiết bị bù thông qua đường dây có tổng trở là R + jX và được nối với hệ thống điện truyền tải cao áp điều áp dưới tải OLTC. Độ tăng điện áp dọc theo máy biến áp điều áp dưới tải OLTC. Độ tăng điện thông qua đường dây có như tổng trở R +sau: jX và đường xác định sau: áp dọcdây theođược đường dây được xác địnhlà như HV Hình 1. Ảnh hưởng của DG đến LĐPP. máy biến áp điều áp dưới tải OLTC. Độ tăng điện XQ như sau: áp dọc theoΔđường dây đượcRP xác+ định U= U − U ≈ (1) DG S U RP +DGXQ (1) U DG trong QCC –– QDD ± QDG trongđó: đó:PP==PPDG PDD và và Q Q= = là DG––P DG là ΔU= U DG − U S ≈ CSTDvà và CSPKtruyền truyền tải tải trên trên đường đường dây; dây; U US là là CSTD trong đó:ởCSPK P = nguồn PDG – P(phía D và Q = QC – QD ± QDGS là điện áp đầu hạ áp của máy biến áp điện áp ởvàđầu nguồn (phía hạtrên áp đường của máy biến CSTD CSPK truyền tải là S áp điều áp dưới tải OLTC). Nếu UDG đượcdây; biểuUdiễn điện áp ở đầu nguồn (phía hạ áp của máy biến áp điều dướihệtảiđơn OLTC). Nếuđối, UDGthì được biểu trình diễn dướiápdạng vị tương phương điềuđược áp dưới tải Nếu UDG biểutrình diễn (1) viết lại OLTC). là:vị tương dưới dạng hệ đơn đối, thìđược phương dưới dạng hệ đơn vị tương đối, thì phương trình (1) ΔUviết =viết Ulại US (1)được được lại −là: là: DG PDG− U − PD ) + X ( QC − QD ± QDG ) ΔU=≈ R U(DG S (2) (2) ≈ R phân PD )DG + X (phát QC − ra QD CSTD ± QDG ) (+PDG) ( PDG −tán Nguồn điện và có thể phát hoặc tiêu thụ CSPK (±QDG), trong Nguồn điện tán DGtán phát raphát CSTD DG) điện phân DG ra (+P CSTD khi đóNguồn tải tiêuphân thụ cả CSTD (-P D) và CSPK (-QD) ), trong và có thể phát hoặc tiêu thụ CSPK (±Q DG lượng và DG các thiết bị bù trên LĐPP phátCSPK ra một (+P ) và có thể phát hoặc tiêu thụ (±QDG), ) và CSPK (-Q khi đó tải tiêu thụ cả CSTD (-P D D) CSPK (+Q ). Gần đây, các máy phát điện đồng C trong khithiết đó tải tiêu thụ cả CSTD (-PraD)một và CSPK và các bị bù trên LĐPP phát lượng bộ cỡ nhỏ, máy phát điện tuabin gió cỡ nhỏ và hệ CSPK (+Q Gầnbị đây, các dụng máy phát điện đồng (-Q ) vàpin các thiết bù ứng trên LĐPP phát một C). thống mặt trời được rộng rãira như là D bộ cỡ nhỏ, máy phát điện tuabin gió cỡ nhỏ và hệ các DG trên(+Q LĐPP. Đối đây, với các máy phát phát điện điện lượng CSPK ). Gần các máy C thống pinphát mặt ra trờiCSTD được ứng rộng rãi nhưtiêu là đồngbộbộ vàđiện códụng thể phátgió hoặc đồng cỡ nhỏ, máy phát tuabin cỡ điện nhỏ các DG trên LĐPP. Đối với các máy phát thụ CSPK phụ thuộc vào giá trị đặt của hệ thống bộcủa phátmáy ra mặt CSTD vàđược có phátphát hoặc tiêu vàđồng hệ từ thống pin ứng dụng rộng kích phát.trời Đối vớithể máy tuabin thụ CSPK phụ thuộc vào giá trị đặt của hệ thống rãi là phát các DG trên LĐPP. vớiphát các hoặc máy giónhư cũng ra CSTD nhưng Đối có thể kích thụ từ của máylà phát. Đối với máy phátgiótuabin 11,12 tiêu CSPK phụ thuộc vào tốc độ phát điện đồng bộCSTD phát ranhưng CSTDcóvàthểcóphát thể hoặc phát. gió cũng phát ra Hệ thống pin mặt trời được sử dụng để phát ra 11,12 tiêu thụ là phụ thuộc vàonhất tốc định độ hoặc tiêu thụ thuộc vào giágió trị đặt. CSTD tạiCSPK mộtCSPK hệ số phụ công suất nhưng Hệhệ thống mặt được dụng phát ra của thống kích từtrời của máy phát. Đối máy có thể sinhpinra dòng điện hàisử bơm vàođểvới lưới tùy CSTD tại một hệ số công suất nhất định 3 nhưng đó, thuộc vào gió chất lượng của bộ inverter. Do phát tuabin CSTD có tùy thể có thể sinh ra cũng dòng phát điệnrahài bơm nhưng vào lưới 3 Do thuộc vàotiêu chất bộ inverter. phát hoặc thụlượng CSPKcủa là phụ thuộc vào tốc đó, độ gió11,12. Hệ thống pin mặt trời được sử dụng để phát ra CSTD tại một hệ số công suất nhất định nhưng có thể sinh ra dòng điện hài bơm vào lưới tùy thuộc vào chất lượng của bộ inverter.3 Do đó, hướng trào lưu công suất trên lưới điện phụ thuộc vào giá trị CSTD và CSPK của các phụ tải so với CSTD và CSPK do các DG phát ra và tổng tổn thất công suất trên lưới điện. Như vậy ta thấy các DG có ảnh hưởng đáng kể đến trào lưu công suất và CLĐA trên LĐPP, do đó một cách tổng quát để có thể lựa chọn vị trí và công suất Journal of Science - Quy Nhon University, 2020, 14(1), 63-70 65 nhằm nâng để có bài thể blự trong nhằm LĐPP nâng tổng trong bài bc được lựa LĐPP tổng thất CSTD được lựa c thất CSTD Minim Minim trong đó: trong đó: Với: Zij là Zbus; rij, xij Với: Zij; UZi, ijδlà i là Z xij i;bus U;j,rδij,j là ; U , δ Z j;ijPi, iQi ilàlà i; Ulàj, CSTD δj là Q j j; Pi, Qi là Trong bài Qj là CSTD phải thỏa m Trong bài i) Ràng phải thỏabuộ m i) Ràng buộ PGi − PGi − QGi − QGi − trong đó: P i; PDi, QDi trong đó: P B ij là điện d i; P , nút iDivàQj.Di Bij là điện d ii) Ràng nút i và j.bu U ii) Ràng bu trong đó: UU và lớn nhất trong đó: U iii) Ràng bu và lớn nhất iii) Ràng bu điện áp sẽ CSTD lên giá trị điện nđiện cận áp khác. sẽ ng cách sử CSTD lên ược đấu nối à điện áp giá trị điệnsẽ lưukhác. công coàcận CSTD điện áplên sẽ ểm đấu nối giá trị điện cng CSTD lên cách11sử nguồn. ân giácận trịkhác. điện ợc đấu nối bằng sử ânlưu cậncách khác. công PD được đấu nối ằng cách sử ểm đấu nối 11 Qcông ào D nối ượclưu đấu nguồn. DG điểm đấucông nối ào Plưu DG 11 QDG tiểm nguồn. PD nối đấu 11 t nguồn. QD QC PD PDG DG P QDG QDD PDG QD DG nútQPở QDGDGphía C DG PDG và QDGQDG DG; P QCD và là CSPK Q C C nút ở phía thiết bị bù và QDG DG tải cao áp o nút ở phía DG; PD và Rlà + jX vàDG và Q oP nút ở phía DGCSPK ộthiết tăng điện và P PDG; và Q DG bị D bùDG như sau: Q là CSPK và DG; P tảiC cao Dáp àCthiết bịvàbù QR +làjXCSPK (1) tải cao áp à thiết bị bù ộ tăng điện àhư R sau: +cao jX áp và tải Độ tăng điện à R + jX và QD ± QDG là như sau: Độ tăng điện dây; U(1) S là như sau: máy biến áp (1) c± biểu QDGdiễn là(1) D hương dây; Utrình S là QDbiến ± QDG áy áp là g dây; U Q ± Q S là D DG c biểu diễn máy biến g dây; U là (2) S ương trìnháp DG )biểu ợc máy biếndiễn áp phương ợc biểu diễn TD (+Ptrình DG) hương trình (2) Q ), trong DG DG ) CSPK (-QD) (2) một lượng QDG(+P TD ) ) DG(2) điện đồng ), trong QQDG ) DG ỡSTD nhỏ(-Q và hệ (+P SPK ) ) DDG gmột rãi như là ), trong ±Q STD (+P DGlượng DG) y±Q phát điện CSPK (-Q ), trong DG đồngD) điện tnhỏ hoặc tiêu aCSPK một (-Q vàlượng hệD) ủa hệnhư thống át điện đồng a rãi một lượng là phát tuabin cỡ nhỏ và hệ át điện đồng phát điện phát hoặc nghoặc rãi như là cỡ nhỏ và hệ tiêu 11,12 . độ gió áy phát điện ng rãi như là a hệ thống phát ra át hoặc tiêu yđểphát điện hát tuabin định nhưng của hệ thống át hoặc tiêu phát hoặc 11,12 ào lưới tùy. phát hệ tuabin thống ộủa 3gió Do r. hể phát hoặc phát tuabin để phát đó, ra 11,12 . gió ểđộphát hoặc ịnh nhưng 11,12 gođộđể phát ra . gió lưới tùy 3để phát gr.định Donhưng đó,ra vào tùy địnhlưới nhưng Do tùy đó, ter.3lưới vào er.3 Do đó, hướng trào lưu công suất trên lưới điện phụ thuộc vào giá trị CSTD và CSPK của các phụ tải so với CSTD và CSPK do các DG phát ra và tổng tổn TẠP CHÍ KHOA HỌC thất công Như điện vậy ta thấy các hướng tràosuất lưu trên cônglưới suấtđiện. trên lưới phụ thuộc TRƯỜNG ĐẠI HỌC đáng QUY NHƠN DG có ảnh hưởng kể đến trào lưu công suất vào giá trị CSTD và CSPK của các phụ tải so với vàhướng CLĐA trên doDG đó một cách lưuLĐPP, công suất trên lướira điện phụ quát thuộc CSTD vàtrào CSPK do các phát và tổng tổng tổn để có thể lựa chọn vị trí và công suất của các DG của các DG nhằm nâng cao CLĐA trên LĐPP, vào giá trị CSTD và CSPK của các phụ tải so với hướng trào lưu công suất trên lưới điện phụ thuộc thất công suất trên lưới điện. Như vậy ta thấy các nhằm nâng cao CLĐA trên LĐPP, các tác giả CSTD và CSPK do các DG phát ra và tổng tổn vào giá trị CSTD và CSPK của các phụ tải so với các có tácảnh giảhưởng trong đáng bài báo này trào tiếnlưu hành khảo sát DG kể đến công suất trong bài báo này tiến hành khảo sát một mô hình thất công suất trên lưới điện. Như vậy ta thấy các CSTD và CSPK do các DG phát ra và tổng tổn và CLĐA trên LĐPP, do đó một cách tổng quát một môtổng hình LĐPP tổng quát có N nút. Khitiêu đó, LĐPP quát cóvịđáng N Khi đó, hàm DG có ảnh hưởng kểcông đến tràovậy lưutamục công suất thất công suất trên lưới điện. Như thấy các để có thể lựa chọn trínút. và suất của các DG hàm mục tiêu được lựa chọn trong bài báo này là được lựa chọn trong bài do báo này là cách hàm tổng tổn và CLĐA trên LĐPP, một quát DG có ảnh hưởng đáng kể đó đến trào lưu suất nhằm nâng cao CLĐA trên LĐPP, các công tác giả thất CSTD trên lưới điện như sau: để có thể lựa chọn vị trí và công suất của các DG và CLĐA trên LĐPP, do đó một cách tổng quát hàm tổng tổn thất CSTD trên lưới điện như sau: trong bài báo này tiến hành khảo sát một mô hình nhằm nâng cao trên LĐPP, các tác giả để cótổng thể lựa chọn trí và công suất các DG LĐPP quát cóCLĐA Nvị nút. Khi đó, hàmcủa mục tiêu N N ⎡α ( PP + Q Q ) ⎤ ij khảo i LĐPP, j sát i một jcác mô trong bài báo này tiến hành hình nhằm nâng cao CLĐA trên tác giả được lựa chọn trong bài báo ⎢ này là hàm tổng ⎥ tổn PL = ∑∑ Minimize (3) LĐPP tổng N 1nút. đó, hàm tiêu trong bài báoquát này tiến khảo sát một mô hình ⎢+ βijKhi ⎥mục Q P PQ − =điện i 1 =j hành thất CSTD trên lướicó như sau: ( ) i j i j ⎣ ⎦ được lựa chọn báo này hàm mục tổngtiêu tổn LĐPP tổng quáttrong có Nbài nút. Khi đó,làhàm ⎡ ⎤ N điện N thất CSTD trêntrong lưới như sau: được lựa chọn bài báo này là hàm tổng tổn + α PP Q Q ( ) rij ij i j i j ⎢ như ⎥ = ∑∑ (3) = αPij L lưới cos δ i −sau: δj) trong đó: trên (4) ( thấtMinimize CSTD điện ⎢ ⎥ U=i iU Q P PQ − 1= ⎤ ( ) Nj j 1 N +⎡β + α PP Q Q ij i j i j ⎣ ij ( i j i j )⎦ ⎢ ⎥ Minimize PL = ∑∑ (3) N N ⎡α ( PP + Q Q ) ⎤ ij i j i j ⎢ ⎥ r Q P PQ + − β = 1 = 1 i j ( ) ⎢ ⎥ ij ij i j i j P Minimize = r (3) ⎣ ⎦ ∑∑ L ij = sin((+ (5) αβijij U =Ui 1cos δδiβi −ij−δ(δQj j)i)Pj − PQ ⎥ (4) trong= đó: =j 1 ⎢ i j) ⎣ ⎦ i j U iU rjij trong= đó: αij Z r= r cos (4) (δ i − δ j ) (6) ij ij + jxij rijij iU j cos δ − δ = trong= đó: βαij U (4) ( ) i j (5) (δ i − δ j ) ij UUiUsin j Với: Zijij là phần phần tử tửU(i,j) (i,j) trongma matrận trậntổng tổngtrở trởnút nút i rjij trong βij trở sin δ − δ (5) ( ) Zbus; rij,= xij là điện và điện kháng của phần tử i j và điện kháng của phần tử ijr + jx bus ij ij U=riU Ztrở ijvà ijj sinpha ijδ − = βijđộ δ j )điện áp tại (6) (5) ( góc nút Z i của ij; Ui, δ i là biên Zij; Ui, δi là biên độUvàiUgóc pha của điện áp tại nút j i; Uj,Zδj là là biên tử độ (i,j) và của điện áptrở tại nút Zij góc =trong rij pha +pha jx (6) Với: ma trận tổng ij là phần ij của i; U , δ biên độ và góc điện áp tạinút nút j, Qji là CSTD và CSPK bơm vào tại nút i; Pj, j; P i Zij và = rijđiện + jxijkháng của phần tử (6) Zbus; rij, xij là điện trở trong đó: Iimax là dòng điện lớn nhất cho phép chạy trên nhánh thứ i. trong đó: Iimax là dòng điện lớn nhất cho phép trong trên đó: Iimaxsátlàthứ dòng điện tính lớn nhất cho Khảo công chính xácphép tổng chạy nhánh i.dòngthức trong đó: IIimax là điện lớn nhất cho phép trong đó: là dòng điện lớn nhất cho phép chạy trên nhánh thứ i. imax trong đó: I là dòng điện lớn nhất cho phép imax trong đó: Iimaxthức làthứdòng điện phép tổn thất CSTD trên lướichính điệnlớn (3),nhất tổngcho tổnthất thất chạy trên nhánh i. Khảo sát công tính xác tổng tổn chạy trên nhánh thứ i. chạy trên nhánh thứ i. Khảo sát công thức tính chính xác tổng tổn thất chạy trên nhánh thứ i. CSTD trên tổn thấtphần CSTD nhỏ CSTD nhỏlưới nhấtđiện nếu(3), vi tổng phân riêng của (3) Khảo sát công thức tính chính tổn thất Khảo sát công thức tính chính xác tổng tổn thất CSTD trên điện (3), tổng tổn xác thấttổng CSTD nhỏ Khảo sát công thức tính chính xác tổng tổn thất nhất nếu vilưới phân riêng phần của (3) theo giá Khảo sát công thức tính chính xác tổng tổn trị thất CSTD trên lưới điện (3), tổng tổn thất CSTD nhỏ theo giá trị công suất bơm vào nút bằng zero. Do CSTD trên lưới điện (3), tổng CSTD nhỏ nhất nếu vi phân riêng phần củatổn (3)thất theo trị CSTD trên lưới (3), tổng tổn thất CSTD nhỏ công suất bơm vàođiện nút bằng zero. đó, vigiá phân CSTD trên lưới điện (3), tổng tổnDo thất CSTD nhỏ nhất nếu vi phân riêng phần của (3) theo giá trị đó, vi phân riêng phần của (3) theo CSTD bơm nhất nếu vi phân riêng phần của (3) theo giá trị công suất bơm vào nút bằng zero. Do đó, vi phân nhất nếu vi phân riêng phần của (3) theo giá trị riêng của (3) theo CSTD bơm vàotheo nútviđược nhấtphần nếu vi phân riêng phầnzero. của (3) giá trị công suất bơm vào nút bằng Do đó, phân công suất bơm vào nút bằng zero. Do đó, vi phân riêng phần của (3) theo CSTD bơm vào nút được vào nút được xác định như sau: công suất bơm vào nút bằng zero. Do đó, vi phân xác định nhưbơm sau:vào công suất nút bằng zero. Do đó,nút vi được phân riêng phần của (3) theo CSTD bơm vào riêng theo CSTD bơm vào nút được xác địnhphần như của sau:(3) riêng phần của (3) CSTD riêng phần của (3) theo theo CSTD bơm bơm vào vào nút nút được được N xác định như sau: ∂ P xác định như sau: L như sau: xác định N α ij Pj − βij Q j ) = 0 = 2αsau: (11) xác định ∂PL như ( ii Pi + 2∑N α P − β Qj ) =0 (11) ∂P∂i PL= 2α ii Pi + 2∑ PL = 2α P + jj2==≠11i NNN( (ijα j P −ijβ Q ∂P∂∂∂i P 0 (11) L = 2α ii Pi + 2∑ α ij Pj − β ij Q j ) = 0 = (11) P ij Pj − β ij Q j ) = 0 L = 2α ii Pi + 2∑ α (11) ∂∂P ii Pi + j2 ij Pj − β ij Q j ) = 0 ≠∑ ij =1 ( i = 2α ii α (11) ( P = 1 j ∑ i ij j ij j ∂Pi j =1 ∂Pii j ≠i jj = ≠1i ⎡ ⎤ j ≠i j ≠i ⎤⎥ 1 ⎡⎢ NN (12) Pi = − 1 ⎢∑ ⎡⎡ (α ij Pj − β ij Q j ) ⎥ = ⎤⎤ 0 Nα P − β Q ⎡ ⎤⎤⎥ 0 (12) Pi = − α ii 1⎢ ∑ j⎡ ⎢⎢=1 NN( ij j ij j ) ⎥ = 1 ⎥ α (12) P α P β Q = − − = 0 N 1 ⎢ ⎥ = 1 j ( i ≠∑ ii 1⎢ i = ij Pj − β ij Q ⎥ j) ⎣ ⎦ (12) P α − = 0 ⎢ ⎥ ( ) ∑ ij j − β ij Q j ⎥ = (12) P − 0 ⎢≠∑ ij P j − β ij Q ⎦ j )⎥ = ij =1 (α (12) ii j⎢ Piii = α P = −α 0 ⎣ α ⎢ ⎥ = 1 j ∑ ij j ij j ii ⎢ j =1 α ⎥ ii j i ≠ α ⎣ ⎦ = 1 j ⎢ ⎥ ii j i ≠ trong đó: P là CSTD bơm vào nút i, được xác ⎣ ⎦ ⎢ ⎥ i j i ≠ ⎣ ⎦ trong đó: đó: PPi i làlà CSTD CSTD bơmvào vàonút nút đượcxác xác ⎣ j ≠ i bơm ⎦ i, i,được trong định bởi:đó: Pi là CSTD bơm vào nút i, được xác trong CSTD bơm vào nút i, được xác trong đó: Pii là định bởi: định bởi: CSTD bơm vào xác trong đó: là= CSTD bơm vào nút nút i, i, được được xác trong đó: P Pi là định bởi: P P − P (13) định bởi: i DGi Di định bởi: định bởi: = Pi PDGi − PDi (13) P P − (13) = Ptaii được: PDGi −P PDi (13) Thay (13) vào (12),= QZ làlàCSTD CSPK bơm núttrởi; nút P, QVới: lài, ,CSTD và CSPK bơm vào tại vào nút j.tại Di = P P P (13) phần tửvà(i,j) trong ma trận tổng jP DGi − Di Zj; = Ptaii được: PDGi (13) ij; U i δiiijlà biên độ và góc pha của điện áp tại nút j Thay (13) vào (12), DGi − PDi Thay (13) vào (12), ta được: Z ; r , x là điện trở và điện kháng của phần tử Với: Z là phần tử (i,j) trong ma trận tổng trở nút bus ijlà ij vàđộ Thay (13) vào (12), ta được: là CSTD ij biên CSPK bơm vào tại nút j. i;Q U , δ và góc pha của điện áp tại nút j j Trong bài toán cực tiểu hàm mục tiêu (3) cần Thay (13) vào (12), ta được: j ⎡ được: ⎤ Thay ta Thay (13) (13) vào vào (12), (12), Urii,ijlà làlàbiên độ và kiện gócđiện pha của điện ápđây: ZPbus ,δximãn điện trở và phần tử ⎡⎢ Nđược: ⎤⎥ iji,; ;Q ij 1 ta CSTD và CSPK bơm vào tạicủa nút i;tạiPnút j;phải j, thỏa các điều ràngkháng buộc sau N α P −β Q (14) = − P P ⎡ ( ) 1 ⎢ Trong bài toán cực tiểu hàm mục tiêu (3) ∑ DGi Di ij j ij j ⎥ ⎤ ⎡ ⎤ i; U , δ là biên độ và góc pha của điện áp ; U , δ là biên độ và góc pha của tại nút Z N j i j i và CSPK bơm vào tại nút j. ij CSTD (14) Qj là PDGi = PDi − α ii 1⎢ ∑ j⎡ ⎢⎡⎢=1 NN(α ij Pj − β ij Q j ) ⎥ ⎤⎥⎤⎥ 1 i)i;j;Ràng về cân bằng suất: α (14) P P β ⎥⎥ j⎢= làthỏa CSTD và CSPK bơm vào tại núttạibuộc i;nút Pj, Pphải U δbuộc biên độ và góccông pha của điện áp ≠1∑ i N (α ii 1 ij, Q DGi = Di − ij P j − ij Q j) cần mãn các điều kiện ràng j i là ⎣ ⎦ (14) = − − P P α P β Q 1 ⎢ ⎢ ⎥ ( ) ∑ DGi Di ij j ij j (14) = −α −β PDGi = PDi − α ij P Pj − β ij Q Q ⎦j ) ⎥⎥ ⎢ ij =1 (α (14) ii j⎢≠∑ Trong bài toán cực tiểu hàm mục tiêu (3) cần P P ⎣ α = 1 j ∑ DGi Di ij j ij j Q là CSTD và CSPK bơm vào tại nút j. , Q là CSTD và CSPK bơm vào tại nút i; P , j; P ⎢ ⎥ ii α j i i j =1i j≠ ⎢ ⎥ ii j α sau đây: ⎣ ⎦ jj = ⎢⎣ ta ⎥ ⎡Gij ràng ⎤ đây: Nđiều kiện ii ⎢ cos (δbuộc − δ j )sau ≠1i có: Tương tự đối với CSPK, ⎦ phải thỏa mãn các ⎥ i j ≠i ⎦⎦ Qj là CSTD và CSPK bơm vào tại nút j.⎥ j ≠ i có: ⎢ hàm Tương tự đối với CSPK,⎣⎣ ta U iUtiểu TrongPGibài− Ptoán cực mục tiêu (3) cần ∑ Di = j N Tương tự đối với CSPK, ta có: (7) ⎢ ⎥ B sin δ δ + − j = 1 i) Ràng buộc về cân bằng công suất: ∂Ptự (mục )⎦sau(3) i) Trong Ràngthỏa buộc về cân bằng công suất: TươngTương đối tự vớiđối CSPK, ta có: có: ta có: với ij ràng i buộc jtiêu L đối Tương CSPK, ta phải các điều đây:cần ⎣kiện N α bàimãn toán cực tiểu hàm = 2αvới +β P )= 0 2∑ (15) Tương∂Ptự tự CSPK, taQcó: (( CSPK, ii Qi + L đối với N α ij Q j + β ij Pj = 0 = Q + 2 α 2 (15) ∂ Q = 1 ∂ P j N phải thỏa mãn các điều kiện ràng buộc sau đây: ∑ ii i ij j ij j ) iPL i 1, 2,3, N = ∀ … N ∂ ⎡ ⎤ Gij công cos (δ isuất: −δ j ) ∂Q∂∂iP L = 2α ii Qi + j2 i) Ràng buộc về Ncân bằng == 00 β (15) = ≠1∑ i N (α ij Q j + ij P j) L = 2α Q + 2 Q + P α β (15) P ( ) ∑ ii i ij j ij j L = Q + Q + P = 2 α 2 α β 0 (15) ∂∂Q ⎢ công suất: ⎥ PGi buộc U iUbằng − PDi về = ij =1 (α ij Q j + β ij Pj ) = 0 (15) ∑ Qii = 2α iiii Qii + j2≠∑ j i) Ràng cân j =1 ij j ij j ∂ Q 1i jj = (7) i ⎤ ⎢⎡+G ⎥ ≠ ∂ Q − sin δ δ B sin δ δ − j =N 1N 1i jj = ( ( ⎡G ⎤ i là CSPK bơm ijijij cos iδ jj )j ⎦ i i −δ ≠ vào nút và được xác trong đó: Q ( ) ⎣ i j ≠i ⎢⎢ ⎥ QGiP − − QDi j ≠i vào nút và được xác trong đó: Qi là CSPK bơm ∑1NUU1,iUiU2,3, j j⎡ = PDi= Gi GBijNcos δδi −−δδ j )) ⎥⎤⎥⎥ định: ( (8) ⎢− = ∀j i=∑ … cos là CSPK bơm vào nút và được xác trong đó: Q (7) ( ⎢ i ij i j B sin δ δ + − j =1 ( ) là CSPK bơm vào nút và được được xác xác trong đó: Q ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ định: ij i j i PGi − PDi = U U trong đó: Q là CSPK bơm trong là CSPK CSPK bơm bơm vào vào nút nút và ⎦ ∑ i j ⎣ vào nút và được xác trong đó: đó: Q Qi ii là định: (7) ⎢ ⎥ B sin δ δ + − j = 1 = Q Q − Q (16) ( ) định: i 1, 2,3, N = ∀ … ij i j i DGi Di định: ∀i 1,⎡2,3, …N N= định: G⎣ij sin δi − δ j ) ⎤ ⎦ định: = Qi QDGi − QDi (16) ( ⎢ ⎥ = Q Q QDi (16) QGi − QDi = Ui U 1, = ∀ i DGi − j 2,3, … N = Q Q (16) Do đó: i DGi − Q Di = Q Q Q (16) là i CSTD CSPK phát nút trong đó: PGi, QGi∑ ⎢ −⎡BGijvà ⎥ ⎤ tại (8) i DGi − Di − cos δ δ j =1 N = Q Q − Q (16) ( ) − sin δ δ i j Do đó: i DGi Di ( ⎣ ij i j )⎦ ------------------------------------------------i; PDi, QQDiGi là CSTD và CSPK tải tại nút i; G và Do đó: ⎢ ⎥ ij − QDi = N U iU j ⎡G sin (δ − δ ) ⎤ Do đó: ⎡ ⎤ ∑ Do ijN i = ∀idụng 1, 2,3,⎢… (8) Do đó: đó:Do đó: Bij cos (của δ i − jnhánh δ j )⎥⎥⎦ giữa j =1 Bij là điện ⎤⎥ ⎢ −CSPK 1 ⎡⎢ NN − QDitác = QGidẫn U iUvà ∑ j ⎣ (17) = − Q Q ⎡⎡ (α ij Q j + β ij Pj ) ⎥ ⎤⎤ 1 ⎢∑ (8) DGi Di ⎢ − Bij cos (δ i − δ j ) ⎥ j =1 nút i và j. N ⎡⎢=1 N(α ij Q j + β ij Pj ) ⎥ ⎤⎤⎥ (17) QDGi = QDi − α ii 1⎢ ∑ CSPK trong ⎣ và ⎦ tại nút j⎡ 1, 2,3, = ∀ … N 1 ⎢ ⎥ trongđó: đó:PPGiGi, ,QQGiGilà làiCSTD CSTD vàN CSPKphát phát tại nút α ii 11⎣⎢ j⎢⎢=≠1∑ (17) Q Q α ij Q β ij P i N (α DGi = Di − j + ⎦⎥jj )) ⎥⎥⎥ (17) + Q Q Q β P i;ii)PRàng là CSTD tảinút: tại nút i; Gij và ∑ DGi = Di − ij j ij 1,CSPK 2,3, N = ∀ivàáp (17) Q Q α Q β P = − + ⎢ Di, QDi buộc về điện tại … các α ( j ⎥ ij =1 (α ij Q j + β ij P⎦ (17) QDGi QDi ⎣iiii j⎢⎢≠∑ j =1 ∑ DGi = Di − α ij j ij j ) ⎥ i; P , Q là CSTD và CSPK tải tại nút i; G và α , Q là CSTD và CSPK phát tại nút trong đó: P = 1 j Gi Gi ⎢ ⎥ ii ⎢ ≠1i j= ij α Bij làDiđiệnDidẫn tác dụng và CSPK của nhánh giữa ⎣ ⎦ j ⎥ ii ⎢ j ≠i Như vậy, phương trình (14) cho phép xác định ⎣ ⎦ ⎥ j i ≠ ⎣⎣(14) ⎦⎦ UGi U max ∀CSPK = i và1,tải 2,… N nút (9) i;là PDi ,đó: QUDidẫn là và CSPK tại Ggiữa và , CSTD Q là CSTD CSPK pháti;tại P j ≠i min i ≤ ijnút Gi≤ Như vậy, phương trình xác định Btrong điện tác dụng và của nhánh nút ij i và j. CSTD phát tối ưu của DG loạicho Icho vàphép (17) cho Như vậy, phương trình (14) phép xácphép định tác dụng và CSPK củanút nhánh BijPlàDi,điện i; QDi dẫn là CSTD và CSPK tải tại i; Ggiữa ij và Như vậy, phương trình (14) cho phép xác định CSTD phát tối ưu của DG loại I và (17) cho phép Như vậy, phương trình (14) cho phép xác Như vậy, phương trình (14) cho phép xác định nút i và j. trong đó:buộc , Uđiện áp cho phép nhỏ nhất xác định CSPK phát tối ưu của DG loại II cho tại mỗi Như vậy, phương trình (14) cho phép xác định minvề max là ii) Ràng ápđiện tại nút:của CSTD phát tối ưu của DG loại I và (17) phép nút j.Udẫn điện tác dụng vàcác CSPK nhánh giữa B ij lài và CSTD phát tối ưu của DG loại I và (17) cho phép xác định CSPK phát tối ưu của DG loại II tại mỗi CSTD phát tối ưu của DG loại I và (17) cho phép và lớn nhất. nút. Nếu DG loại Itối được đấu nối Itại i làm CSTD phát tối ưu của vànút (17) cho phép định CSTD phát ưu của DG loại I và (17) cho xác định CSPK phát tốiDG ưuloại của DG loại II tạicho mỗi nút i và xác định CSPK tối ưu của DG loại II tại mỗi nút. Nếu DG loại phát I được đấu nối tại nút i làm cho ii)Uj.Ràng buộc vềápđiện áp U max ∀tại = i các 1, 2,tại … Ncác nút: (9) xác định CSPK phát tối ưu của DG loại II tại mỗi min ≤ U i ≤ ii) Ràng buộc về điện nút: tổng tổn thất CSTD trên lưới nhỏ nhất so với DG xác định CSPK phát tối ưu của DG loại II tại mỗi nút. Nếu DG loại I được đấu nối tại nút i làm cho phép xácthất định CSPK phát tối ưunhất của loại II iii) Ràng buộc về dòng điện trên các nhánh: nút. Nếu DG loại IItrên được đấu nối tại nút iivới làm cho tổng tổn CSTD lưới nhỏ soDG DG nút. Nếu DG loại được đấu nối tại nút làm cho ii) Ràng buộc về điện áp tại các nút: cùng loại được đấu nối tại bất kỳ một nút nào nút. Nếu DG loại I được đấu nối tại nút i làm cho tổng tổn thất CSTD trên lưới nhỏ nhất so với DG trong đó: UUminmin, U làUđiện áp ≤max Ui ≤ ∀= i cho 1, 2,phép … N nhỏ nhất(9) tổng tổn thất CSTD trên lưới nhỏ nhất so với DG max cùng loại được đấu kỳưu một nútvới nào tại mỗi nút. Nếu DG loại I bất được đấu tại nút tổng tổn thất CSTD trên lưới nhỏ nhất so DG I i ≤ I i max ∀= i 1, 2,… N − 1 (10) khác lưới, thì nútnối inối làtại vị tối đểnối DG tổng tổn thất CSTD trên lưới nhỏ nhất sođặt với DG cùngtrên loại được đấu tạitrí bất kỳ một nút nào và lớn nhất.U min ≤ U i ≤ U max ∀= i 1, 2,… N (9) cùng loại được đấu nối tại bất kỳ một nút nào khác trên lưới, thì nút i là vị trí tối ưu để đặt DG cùng loại được đấu nối tại bất kỳ một nút nào loại I. cho Tương tự,tổn nếu DG loại được đấu nối tại trongđó: đó:UUmin làđiện điệnáp ápcho cho phép phép nhỏ nhỏ nhất i cùng làm thất CSTD loạitổng được đấu nối tại bất kỳlưới một nút nào trong , ,UUmax min maxlà khác trên lưới, thì nút là vị II trítrên tối ưu đểnhỏ đặtnhất DG khác trên lưới, nút iii là vị tối ưu để đặt DG loại I.làm Tương tự, thì nếu DG loại IItrí được đấu nối tại khác trên lưới, thì nút là vị trí tối ưu để đặt DG iii)trong Ràng buộc về dòng điện trên các nhánh: 3 nút j cho tổn thất CSTD trên lưới nhỏ nhất so và lớn nhất. đó: U , U là điện áp cho phép nhỏ nhất khác trên lưới, thì nút i là vị trí tối ưu để đặt DG min max loại I. Tương tự, nếu DG loại II được đấu nối tại và lớn nhất. soloại với DG loại được đấu nối tại bất kỳ một I. Tương nếu DG loại II được đấu nối tại nút jDG làm chocùng tổntự, thất CSTD trêntại lưới nhỏ nhất so loại I. Tương tự, nếu DG II đấu nối tại với cùng loại đấu loại nối bất kỳ một nút và lớn nhất.I i ≤ I i max ∀= loại I.làm Tương tự,được nếu DG loại II được được đấu nối tại nút j cho tổn thất CSTD trên lưới nhỏ nhất so i 1, 2, … N − 1 (10) iii) Ràng buộc về dòng điện trên các nhánh: nút jj làm cho tổn thất CSTD trên lưới nhỏ nhất so với DG cùng loại được đấu nối tại bất kỳ một nút nút nào khác trên lưới, thì nút i là vị trí tối ưu để nút làm cho tổn thất CSTD trên lưới nhỏ nhất so nào thì nút j lànối vị tại trílưới tối nhỏ ưu để đặt nútkhác jDG làmtrên cholưới, tổn thất CSTD trên nhất so iii) Ràng buộc về dòng điện trên các nhánh: với cùng loại được đấu bất kỳ một nút iii) Ràng buộc về dòng điện trên các nhánh: với DG cùng loại được đấu nối tại bất kỳ một nút nào khác trên lưới, thì nút j là vị trí tối ưu để đặt với DG cùng loại được đấu nối tại bất kỳ một nút I i ≤ I i max ∀= i 1, 2,… N − 1 DG loại II.cùng Trong trường hợp vị trí tối ưu đặt DG (10) đặt loại I. Tương tự,nút nếuj nối DG IIkỳđược đấu vớiDG DG loại được đấu tạiloại bất một nút 3 nào khác trên lưới, thì là vị trí tối ưu để đặt nào khác trên lưới, thì nút jj vị là vị trí tối để đặt DG loại II. Trong trường hợp trí II tốicùng ưu ưu đặt DG nào khác lưới, thì vị trí tối ưu để đặt loại I loại vànút vịII.trên trí tối ưu đặtnút DG loại chung I i ≤ I i max ∀= i 1, 2,… N − 1 (10) nào khác trên lưới, thì nút j là là trítối tốiưu ưu đểnhỏ đặt DGtại Trong trường hợp vịvịtrí trí đặt DG nối j làm cho tổn thất CSTD trên lưới DG loại II. Trong trường hợp vị tối ưu đặt DG loại I và vị trí tối ưu đặt DG loại II cùng chung DG loại II. Trong trường hợp vị trí tối ưu đặt DG 3 tạiDG mộtloại nút i, thì (14) và đặt (17)hợp được sửIItối dụng xác II. Trong trường vị trí ưuđể đặt DG loại I và vị trí tối ưu DG loại cùng chung loại II nút và vị trí (14) tối ưu đặt DG loại cùng tại một i, thì và (17) được sửII dụng đểchung xác loại vị đặt DG loại II cùng chung 3 định công suất vàtối hệưu sốvà công của DG loạimột I và vànút vịi,trí tríthì tối ưu đặt DGsuất loạitối IIưu cùng chung tại (14) (17) được sử dụng để xác tại một nút i, thì (14) và (17) được sử dụng để xác định công suất và hệ số công suất tối ưu của DG tại một nút i, (14) và (17) được sử dụng để xác 66 Tạp chí Khoa học - Trường Đại học Quy Nhơn, 2020, 14(1), 63-70 tại một nútsuất i, thì thìvà (14) và (17) được sử dụng để DG xác định công hệ số công suất tối ưu của định công suất và hệ số công suất tối ưu của DG định công suất và hệ số công suất tối ưu của DG định công suất và hệ số công suất tối ưu của DG loại III đ loại DG III đl của loại IIIl loại III của DG loại III cócủa tổnDG thấ loại III DG cócủa tổn thấ của DG suất tối của DGưt có tổn có tổn suất tối ưtt có theo (18): có tổn tổn t suất tối suất tối theo (18): suất tối tối suất theo (18 theo theo (18 (18 theo (18 Nếu vị tr Nếulượt vị trt lần Nếu vị Nếu vị lần lượt t Nếu vị loại III Nếu vịđư lần lượt lần lượt loại III đư lần lượt CSPK ph lần lượt loại III loại III CSPK ph loại III (17) tươn loại III p CSPK CSPK p (17) tươn CSPK p công suấ CSPK p (17) tươ (17) tươ công suấ (17) tươ theo (17)(18). tươ công su công su theo (18). công su su theo (18 Vịcông trí đấu theo (18 theo (18 Vị trí đấu theo (18 lưới nhỏđấ Vị Vị trí trí đấ lưới nhỏ Vị trí đấ mãn các Vị trí đấ lưới nhỏ lướicác nhỏ mãn lưới nhỏ tục tính t lưới nhỏ mãn mãn các tục tínhcác t mãn các các loại D mãn các tục tính tụcloại tính các D tục tính tục tính các Bước 1: C các loại loại các loại các loại Bước 1:cóC (không Bước 1: Bước 1: (không Bước có 1: Bước 1: (không Bước 2: T (không (không Bước 2: T (không bản bằng Bước 2: Bước 2: bản bằng Bước 2: Bướcbằn bản Bước 3:2:S bản bằn bản bằn Bước 3: lo S bảncác bằn của Bước 3: Bước 3: của các lo Bước 3: nút cân b Bước 3: của các của các nút cân b của các lưới. của các nút nút cân cân lưới. nút cân nút cân lưới. Bước lưới.4: lưới. Bước 4: k lưới. (10) sau Bước 4 Bước 4 (10) sau k 4 tạiBước mỗisau nú Bước 4 (10) sau tại(10) mỗi nú (10) sau (10)mỗi sauL tại Bước 5: tại tại mỗi mỗi Bước 5: L tại mỗi CSTD nh Bước 5: Bước 5: CSTD nh Bước Bước6:5: 5: CSTD n Bước CSTD n CSTD n Bước 6: CSTD n tốiBước ưu nếu 6 Bước 6 tốiBước ưu nếu 6 Bước7:6nC tối Bước tối ưu ưu n n tối ưu Bước 7:vịnC tối ưu DG tại Bước 7: Bước 7: DG tại vị Bước 7: Bướctại 7:v DG Bước 8: DG tại v DG tại v Bước 8: DG tại khi đấu n8v Bước Bước 8 khi đấu n8 Bước Bước 8 đấu khi đấu 3.khi KẾT Q khi đấu đấuQ 3.khi KẾT 3. KẾT Phương 3. KẾTp 3. Phương 3. KẾT KẾT công suấtp Phương Phương công Phương giả lậpsuất trì Phương công công su giả lập su trì công su chứng, đá công su giả giả lập lậpđáttt chứng, giả lập mục này, giả lập t chứng, chứng, mục này, chứng, lưới điện chứng, mục này mục này lưới điện mục này Hình đồ mục2điệ này lưới lưới điệ Hình 2 đồ lưới điệ của nó đư lưới điệ Hình 2đư Hình 2 của nó Hình 2 các Hình củabước nó2 đ đ của nó các bước của nó bày Mụđ củaở bướ nó đ các các bướ bày ởI bướ Mụ các loại theo các bướ bày ở M bày ở M loại I theo bày ở M bày ởI th M loại loại I th loại I th loại I th JOURNAL OF Q U Y N H O N U N I V E RS I T Y cho phép tổn thất STD nhỏ eo giá trị , vi phân nút được (11) = (12) được xác 0 SCIENCE (13) nhất so với DG cùng loại được đấu nối tại bất kỳ một nút nào khác trên lưới, thì nút j là vị trí tối ưu để đặt DG loại II. Trong trường hợp vị trí tối ưu đặt DG loại I và vị trí tối ưu đặt DG loại II cùng chung tại một nút i, thì (14) và (17) được sử dụng để xác định công suất và hệ số công suất tối được tạiđấu nút nối i. Bất ưuloại củaIIIDG loạiđấu III nối được tại kỳ nútcông i. Bấtsuất kỳ và Q tại nút i, sẽ của DG loại III khác với P DGi DGi công suất của DG loại III khác với PDGi và QDGi có tổn thất công suất lớn hơn. Khi đó, hệ số công tại nút i, sẽ có tổn thất công suất lớn hơn. Khi suấthệtối (OPF) DG(OPF) loại IIIcủa được đó, số ưu công suấtcủa tối ưu DGxác loạiđịnh III theo (18): được xác định theo (18): PDGi (18) OPF = 2 2 PDGi + QDGi Nếu ưuDG củaloại DGIloại II khác Nếu vị trí vị tốitríưutốicủa và III và khác nhau nhau lần lượt tại i và j tương ứng, thì có thể lần lượt tại i và j tương ứng, thì có thể xemxem DG DG loại III được đấu nối tại nút i với giá loại III được đấu nối tại nút i với giá trị CSTD trị và CSTD CSPK của nó CSPKvàphát của phát nó được tínhđược toántính theotoán (14)theo và (14) (17) ứng. tươngTrong ứng. Trong hợphệnày, (17)vàtương trường trường hợp này, số hệcông số công suất DG của loại DG III loạicũng III cũng xác suất của được được xác định định theotheo (18).(18). DG cho mà tổn làmthất choCSTD tổn thất Vị tríVị đấutrínốiđấu DGnối mà làm trên CSTD trên lưới nhỏ nhất được xem là vị trí tối lưới nhỏ nhất được xem là vị trí tối ưu nếu thỏa ưumãn nếucác thỏa mãn các ràng buộc như đã trình bày ràng buộc như đã trình bày ở trên. Thủ ởtục trên. Thủ tụcxác tínhđịnh toánvịxác định vị trí công tính toán trí và công suấtvàtối ưu suất tối ưu các loại DG được mô tả như sau: các loại DG được mô tả như sau: 1: Chạy trào lưusuất công suấtđộ ở chế độ BướcBước 1: Chạy trào lưu công ở chế cơ bản cơ(không bản (không có DG). có DG). (14) (15) được xác (16) (17) xác định cho phép II tại mỗi làm cho 2: Tính toán tổn thất công suất ở chế BướcBước 2: Tính toán tổn thất công suất ở chế độ cơ độ cơ bản bằng cách sử dụng (3). bản bằng cách sử dụng (3). Bước 3: Sử dụng (14) và (17) xác định Bước 3: Sử dụng (14) và (17) xác định công suất công suất của các loại DG khác nhau tại mỗi nút của các loại DG khác nhau tại mỗi nút ngoại trừ ngoại trừ nút cân bằng để cực tiểu tổn thất CSTD nút cân bằng bằng để cực tiểu tổn thất CSTD trên trên lưới. lưới. Bước 8: Tính toán độ giảm tổn thất CSTD sau khi đấu nối DG vào lưới. 3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Phương pháp được đề xuất để tối ưu vị trí và công suất của DG trong bài báo này được các tác giả lập trình bằng ngôn ngữ Matlab và được kiểm chứng, đánh giá cho một lưới điện mẫu. Trong mục này, bài báo trình bày kết quả mô phỏng trên lưới điện mẫu IEEE 33 nút có sơ đồ nối điện như Hình 2 đồng thời bộ dữ liệu nút và dữ liệu nhánh của nó được cho trong Phụ lục 1 và 2. Thực hiện các bước tính toán của giải thuật đề xuất đã trình bày ở Mục 2 để xác định công suất tối ưu của DG loại I theo (14) và DG loại II theo (17) tại các nút trên lưới, kết quả này được thể hiện trong biểu đồ Hình 3. Qua kết quả như trên Hình 3 cho ta thấy tại các nút từ nút 2 đến nút 33 có các giá trị công suất tối ưu của DG loại I và DG loại II thay đổi theo vị trí các nút trên lưới điện. Từ kết quả này, công suất của DG loại III bao gồm công suất tác dụng PDGi và công suất phản kháng QDGi cũng được xác định theo (14) và (17) như trong Mục 2. 27 28 29 30 31 32 33 25 24 2 ~ 1 26 23 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Hình 2. Sơ đồ lưới điện IEEE 33 nút. Bước 4: Kiểm tra các điều kiện ràng buộc Bước 4: Kiểm tra các điều kiện ràng buộc (7)(7)-(10) sau khi đấu nối DG được xác định ở (10) sau khi đấu nối DG được xác định ở Bước 3 Bước 3 tại mỗi nút. tại mỗi nút. Bước 5: Lựa chọn vị trí đấu nối DG có tổn Bước 5: Lựa trí vẫn đấu thỏa nối DG tổnràng thất thất CSTD nhỏchọn nhấtvịmà mãncócác CSTD nhỏ nhất mà vẫn thỏa mãn các ràng buộc. buộc. BướcBước 6: Sử6:dụng (18) xác hệ sốhệcông suất Sử dụng (18)định xác định số công tối ưu nếu sử dụng DG loại III. suất tối ưu nếu sử dụng DG loại III. Bước Bước 7: Chạy công sausuất khi sau đấu khi nối 7: trào Chạylưu trào lưusuất công DG tại vị trí và công suất tối ưu. đấu nối DG tại vị trí và công suất tối ưu. Hình 3. Công suất tối ưu của DG loại I và II tại các nút trên lưới điện mẫu IEEE 33 nút. Sau khi đấu nối lần lượt DG loại I, II và III tại các nút trên lưới ta thấy tổng tổn thất CSTD nhỏ nhất ứng với DG loại I đấu nối tại nút 6, Bước 8: Tính toán độ giảm tổn thất CSTD sau khi đấu nối DG vào lưới. Journal of Science - Quy Nhon University, 2020, 14(1), 63-70 67 3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TẠP CHÍ KHOA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN DG loại II tại nút 30 và DG loại III tại nút 6 như trong Hình 4. Ta thấy vị trí tối ưu của DG loại I và II để tổn thất công suất nhỏ nhất là không trùng nhau, do đó ta khảo sát 4 phương án: đấu nối DG loại I tại nút 6, đấu nối DG loại II tại nút 30, đấu nối DG loại III tại nút 6 và đấu nối đồng thời DG loại I tại nút 6 còn DG loại II tại nút 30. Kết quả tổng tổn thất CSTD trên lưới của 4 phương án này được thể hiện ở Bảng 1. Từ kết quả Bảng 1 cho thấy rằng khi đấu nối đồng thời DG loại I và II tại các vị trí khác nhau (DG loại I tại nút 6 và DG loại II tại nút 30) thì tổng tổn thất CSTD giảm từ 67,85 kW (đối với DG loại III tại nút 6) xuống còn 58,89 kW. CLĐA trên lưới điện được cải thiện đáng kể sau khi đã đấu nối DG với vị trí và công suất tối ưu như Hình 5. Ở chế độ cơ bản (chưa có DG) điện áp nhỏ nhất là 0,88 p.u (nút 18) và điện áp lớn nhất là 1 p.u tại nút 1. Sau khi đấu nối DG loại III (3,02 MVA; cosφ = 0,82) tại nút 6 thì điện áp nhỏ nhất là 0,96 p.u tại nút 18 và điện áp lớn nhất là 1,00 p.u tại nút 6. Kết quả các trường hợp còn lại được thể hiện trong Bảng 2. Rõ ràng chỉ có trường hợp đấu nối DG loại III tại nút 6 là có điện áp trên lưới vẫn đảm bảo điều kiện ràng buộc về điện áp. Vậy phương án này là phương án được lựa chọn để tối ưu vị trí và công suất DG trên lưới điện mẫu IEEE 33 nút. Hình 4. Tổng tổn thất CSTD khi đấu nối DG loại I, II hoặc III tại các nút. Hình 5. CLĐA trên lưới khi đấu nối các loại DG với vị trí và công suất tối ưu. Bảng 1. Kết quả tối ưu vị trí và công suất của DG và tổn thất CSTD trên lưới. Vị trí DG Nút 6 Nút 30 Loại DG I II Nút 6 III Nút 6 và 30 I & II Công suất DG tối ưu (MVA; (MW) (MVAr) cosφ) 2,49 1,71 3,02; 0,82 2,49 1,71 Tổn thất CSTD (kW) Không Có DG DG 114,91 152,98 219,14 - Độ giảm tổn thất CSTD (%) 47,57 30,19 67,85 69,04 58,89 73,13 Bảng 2. CLĐA sau khi đấu nối DG. Loại và vị trí của DG Điện áp (pu) @ nút trước khi có DG Min Max Điện áp (pu) @ nút sau khi có DG Min Max Loại I 0,92@18 1,00@1 (nút 6) Loại II 0,91@18 1,00@1 (nút 30) Loại I 0,88@18 1,00@1 (nút 6) 0,94@18 1,00@1 và loại II (nút 30) Loại III 0,96@18 1,00@6 (nút 6) 68 Ngoài ra, bài báo cũng đã khảo sát sự ảnh hưởng hệ số công suất của DG đến tổn thất CSTD trên LĐPP. Giả thiết đấu nối DG loại III với công suất không đổi là 3,02 MVA và tiến hành thay đổi hệ số công suất của nó, ta thấy tổn thất CSTD trên lưới sẽ thay đổi như Hình 6. Qua đó ta thấy tổng tổn thất CSTD đạt cực tiểu ứng với hệ số công suất tối ưu được xác định bởi (18). Tạp chí Khoa học - Trường Đại học Quy Nhơn, 2020, 14(1), 63-70 JOURNAL OF SCIENCE Q U Y N H O N U N I V E RS I T Y 4. T. N. Shukla, S. P. Singh, K. B. Naik. Allocation of distributed generation using GA for minimum system losses, Fifteenth National Power Systems Conference (NPSC), Bombay, 2008. Hình 6. Ảnh hưởng của hệ số công suất của DG loại III tại nút 6 đến tổn thất CSTD. 4. KẾT LUẬN Bài báo đã trình bày phương pháp tối ưu vị trí và công suất của các loại DG nhằm cực tiểu hóa tổng tổn thất CSTD đồng thời nâng cao được CLĐA trên LĐPP. Phương pháp đề xuất trong bài báo xác định giá trị tối ưu của vị trí và công suất của các loại DG bằng phương pháp giải tích bởi công thức từ mô hình bài toán tối ưu có ràng buộc. Phương pháp này được đánh giá và kiểm chứng trên lưới điện IEEE 33 nút, kết quả mô phỏng cho thấy đấu nối DG loại III tại nút 6 đã làm giảm tổn thất CSTD trên lưới so với trường hợp không có DG đồng thời đã nâng cao CLĐA của lưới điện. Ngoài ra, bài báo cũng đã khảo sát sự ảnh hưởng hệ số công suất của DG đến tổn thất CSTD trên lưới điện. Qua đó ta thấy tồn tại một hệ số công suất của DG làm cho tổn thất CSTD trên lưới nhỏ nhất. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. R. C. Dugan, M. F. McGranaghan, S. Santosa, H.W. Beaty. Electric Power Systems Quality, New York: McGraw-Hill, 2002. 2. T. Ackermann, G. Andersson, L. Soder. Distributed generation: A definition, Electric Power Systems Research, 2001, 57(3), 195-204. 3. S. Biswas1, S. K. Goswami. Genetic Algorithm based Optimal Placement of Distributed Generation Reducing Loss and Improving Voltage Sag Performance, ACEEE Int. J. on Electrical and Power Engineering, 2011, 2(1). 5. S. M. Sajjadi, M. R. Haghifam, J. Salehi. Simultaneous placement of distributed generation and capacitors in distribution networks considering voltage stability index, International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 2013, 46, 366-375. 6. Karar Mahmoud, Naoto Yorino, Abdella Ahmed. Optimal Distributed Generation Allocation in Distribution Systems for Loss Minimization, IEEE Transactions on Power Systems, 2018, 31(2), 960-969. 7. D. Q. Hung, N. Mithulananthan, R. C. Bansal. Analytical expressions for DG allocation in primary distribution networks, IEEE Transactions on Energy Conversion, 2010, 25(3), 814-820. 8. V. V. S. N. Murthy, Ashwani Kumar. Comparison of optimal DG allocation methods in radial distribution systems based on sensitivity approaches, International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 2013, 53, 450-467. 9. C. L. Masters. Voltage rise: The big issue when connecting embedded generation to long 11 kV overhead lines, Power Engineering Journal, 2002, 16(1), 5-12. 10. C. T. Su, C. F. Chang, J. P. Chiou. Distribution network reconfiguration for loss reduction by ant colony search algorithm, Electric Power Systems Research, 2005, 75(2), 190-199. 11. M. E. Baran, I. M. El-Markabi. A multiagentbased dispatching scheme for distributed generators for voltage support on distribution feeders, IEEE Transactions on Power Systems, 2007, 22(1), 52-59. 12. C. M. Hird, H. Leite, N. Jenkins, H. Li. Network voltage controller for distributed generation, IEE Proceedings - Generation, Transmission and Distribution, 2004, 151(2), 150-156. Journal of Science - Quy Nhon University, 2020, 14(1), 63-70 69 TẠP CHÍ KHOA HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN Phụ lục 2. Dữ liệu nhánh của lưới điện IEEE 33 nút. PHỤ LỤC Phụ lục 1. Dữ liệu nút của lưới điện IEEE 33 nút. Nút 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 70 P (kW) 0 100 90 120 60 60 200 200 60 60 45 60 60 120 60 60 60 Q (kVAr) 0 60 40 80 30 20 100 100 20 20 30 35 35 80 10 20 20 Nút 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 P (kW) 90 90 90 90 90 90 420 420 60 60 60 120 200 150 210 60 Q (kVAr) 40 40 40 40 40 50 200 200 25 25 20 70 600 70 100 40 Nút Nút đi đến R (p.u) X (p.u) Nút Nút đi đến R (p.u) X (p.u) 1 2 0,005753 0,002976 17 18 0,045671 0,035813 2 3 0,03076 0,015667 2 19 0,010232 0,009764 3 4 0,022836 0,1163 19 20 0,093851 0,084567 4 5 0,023778 0,01211 20 21 0,02555 0,029849 5 6 0,051099 0,044112 21 22 0,04423 0,058481 6 7 0,01168 0,038608 3 23 0,028152 0,019236 7 8 0,106779 0,077061 23 24 0,056028 0,044243 8 9 0,064264 0,04617 24 25 0,055904 0,043743 9 10 0,064888 0,04617 6 26 0,012666 0,006451 10 11 0,012266 0,004056 26 27 0,017732 0,009028 11 12 0,02336 0,007724 27 28 0,066074 0,058256 12 13 0,091592 0,072063 28 29 0,050164 0,043712 13 14 0,033792 0,04448 29 30 0,031664 0,016128 14 15 0,036874 0,032818 30 31 0,060795 0,060084 15 16 0,046564 0,034004 31 32 0,019373 0,02258 16 17 0,080424 0,107378 32 33 0,021276 0,033081 Tạp chí Khoa học - Trường Đại học Quy Nhơn, 2020, 14(1), 63-70