Áp dụng artificial bee conoly (ABC) cho bài toán tái cấu trúc lưới điện với hàm mục tiêu cực tiểu chi phí vận hành và chi phí ngưng cấp điện

gọi là ''giới hạn hoặc tiêu chí bỏ qua". 
 ăn lân cận và đánh giá giá trị nguồn thức ăn. Ví dụ, chúng 3.1.5. Áp dụng thuật toán ABC cho các bài toán tối ưu 
 có thể xác định một nguồn thức ăn lân cận (v⃗ ) sử dụng 
  Các bài toán tối ưu với điều kiện ràng buộc (Constrained 
 công thức (12) và đánh giá khả năng của mình bằng cách 
 optimization) nhằm mục tiêu tìm ra vecto x⃗ theo công 
 sử dụng phương trình (14). 
 thức (15) đảm bảo hàm mục tiêu f(x) đạt giá trị min hoặc 
 v x (x x ) (12) 
 mi mi mi mi ki max với các điều kiện ràng buộc (16), (17), (18). 
 trong đó: n
 Minimize f(x⃗), x⃗ = ( x1, x2, x3, x4,xn) ∈ R (15) 
 x⃗ là nguồn thực phẩm lựa chọn một cách ngẫu nhiên. li ≤ xi ≤ ui, i = 1,2,n (16) 
 i là chỉ số tham số được chọn ngẫu nhiên. Hàm ràng buộc 
 là một số ngẫu nhiên trong [-a, a]. gj(x⃗) ≤ 0 với j = 1,2,..q (17) 
 mi 
 hj(x⃗) = 0 với j = q + 1, ...m (18) 
 Sau khi tìm được nguồn thức ăn mới (v⃗), giá trị của nó 
 được tính toán và lựa chọn được áp dụng giữa v⃗ và x⃗ Hàm mục tiêu f(x⃗) được xác định trên một không gian 
   tìm kiếm, S được định nghĩa là không gian n chiều trong Rn 
6 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 56 - Số 3 (6/2020) Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn 
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY 
(S ⊆ Rn) Miền của các biến được xác định bởi giới hạn dưới 4. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG 
và trên của chúng (16). Bài toán tái cấu trúc giảm tổn thất công suất dựa trên áp 
 Các bước của thuật toán ABC mô tả code [13]: dụng thuật toán ABC được kiểm tra trên LĐPP 33 nút. 
 1: Inatialization Chương trình tính toán được xây dựng dưới dạng “file.m” 
 và chạy từ “Command Window” của phần mềm MATLAB 
 2: Evaluation 
 trên máy tính có cấu trúc Intel Core i7 TM 7500 CPU @ 2.70 
 3: cycle = 1 GHz, 1 CPU, Motherboard Aspire 4740, 8 GB DDR3 RAM, 
 4: repeat Hard Drive ST9250320AS ( 1TB), Windows 10 (64-bit). 
 5: Employed Bees Phase Xét các trường hợp chi phí vận hành và ngừng cung cấp 
 6: Calculate Probabilities for Onlookers điện của lưới điện của một ngày mùa nắng và một ngày 
 mùa mưa. Giả sử lưới điện vận hành trong mùa nắng thì 
 7: Onlooker Bees Phase 
 cường độ sự cố và thời gian sửa chữa trên các tuyến dây 
 8: Scout Bees Phase bằng nhau và ngược lại lưới điện vận hành trong mùa mưa 
 9: Memorize the best solution achieved so far thì cường độ sự cố trên các tuyến dây là khác nhau, thời 
 10: cycle = cycle + 1 gian sủa chữa cũng khác nhau. Cực tiểu chi phí vận hành và 
 chi phí ngừng điện được tính theo hàm mục tiêu (10). Lưới 
 11: until cycle = Maximum Cycle Number 
 điện có đơn giá bán điện lúc vận hành bình thường là 
3.2. Đề xuất giải thuật ABC cho bài toán tái cấu trúc 
 C0 = 0,1$ và đơn giá đền bù khi ngừng cung cấp điện là 
lưới điện 
 C1 = 0,5$. Để kiểm tra tính chính xác của giải thuật tối ưu 
 Thuật toán ABC áp dụng cho bài toán tái cấu trúc lưới trong trường ABC, vận hành lưới điện có ba trường hợp 
điện với hàm mục tiêu giảm chi phí vận hành và chi phí mất Trường hợp 1: Vận hành lưới điện sao cho có chi phí vận 
điện được trình bày trong hình 6. hành lưới điện là thấp nhất sử dụng giải thuật ABC không 
 xét đến chi phí ngừng cung cấp điện. Hay là bài toán tính 
 chi phí vận hành là bé nhất. Hàm mục tiêu của bài toán lúc 
 này là: 
 24 n
  (19) 
 COST min C0 P j t j  180 0  C 1  Pλ i sci T sci 
 j 1 i 1  
 Chi phí vận hành của lưới điện là : 
 24 
 (20) 
 COST min C0 Pt j j  180 
 j 1  
 Trường hợp 2: Lưới điện vận hành trong mùa nắng có 
 cường độ sự cố trên các tuyến dây là bằng nhau và có cùng 
 thời gian sữa chữa hay hàm mục tiêu có trọng số ưu tiên 
 của hàm mục tiêu là α1 = α2 = 1. 
 Trường hợp 3: Lưới điện vận hành trong mùa mưa có 
 cường độ sự cố trên các tuyến dây là khác nhau và có cùng 
 thời gian sửa chữa hay hàm mục tiêu có trọng số ưu tiên 
 của hàm mục tiêu là α1 = α2 = 1. 
 Mạng điện 3 nguồn của IEEE gồm 13 nút như hình 7. 
 Hình 6. Thuật toán tái cấu trúc LĐPP sử dụng ABC Hình 7. Lưới điện IEEE có 3 nguồn có 16 nút 
 Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 56 - No. 3 (June 2020) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 7
 KHOA H ỌC CÔNG NGHỆ P - ISSN 1859 - 3585 E - ISSN 2615 - 961 9 
 Mạng 3 nguồn tiêu chuẩn [9], được dùng để kiểm tra hai nhau λsc = 0,1 (lần/mùa) với thời gian sửa chữa như nhau 
 giải thuật, gồm có 3 thanh cái đầu nguồn, 13 nút phụ tải, (tsc = 5 giờ) và mức độ quan trọng các phụ tải là như nhau. 
 điện áp 22,8kV, tổng công suất phụ tải là 28,7MW,các khóa Với số vật thể ban đầu bằng 10, kết quả kiểm tra giải 
 mở ban đầu là S5, S11, S16 như hình 7 và đồ thị phụ tải của thuật ABC trong bài toán tái cấu trúc lưới điện sau 20 vòng 
 lưới điện được trình bày trong bảng 1 có 8 nấc thời gian lặp cho biết được cực tiểu chi phí vận hành và ngừng cung 
 trong một ngày và thời gian tj = 3. cấp điện cho khách hàng Cost = 346.680$ và khóa mở S9, 
 Bảng 1. Hệ số phụ tải tại các nút trong một ngày. S7, S16 và ∆A = 1.483.500kWh. Cấu hình lưới điện sau khi 
 Đồ thị phụ tải trong một ngày thực hiện tái cấu trúc lưới thể hiện ở hình 9 và độ hội tụ của 
 Nút hàm mục tiêu bài toán thể hiện hình 10. 
 0 - 3 3 - 6 6 - 9 9 - 12 12 - 15 15 - 18 18 - 21 21 - 24 
 1 0 0 0 0 0 0 0 0 
 2 0 0 0 0 0 0 0 0 
 3 0 0 0 0 0 0 0 0,5 
 4 0,6 0,8 1 1,1 1 1 0,6 0,5 
 5 0,6 0,8 1 1,1 1 1 0,6 0,5 
 6 0,6 0,8 1 1,1 1 1 0,6 0,5 
 7 0,6 0,8 1 1,1 1 1 0,6 0,5 
 8 0,6 0,8 1 1,1 1 1 0,6 0,5 
 9 0,6 0,8 1 1,1 1 1 0,6 0,5 
 10 0,6 0,8 1 1,1 1 1 0,6 0,5 
 Hình 9. Cấu hình lưới điện sau khi tái cấu trúc trường hợp 2 
 11 0,6 0,8 1 1,1 1 1 0,6 0,5 
 12 0,6 0,8 1 1,1 1 1 0,6 0,5 
 13 0,6 0,8 1 1,1 1 1 0,6 0,5 
 14 0,6 0,8 1 1,1 1 1 0,6 0,5 
 15 0,6 0,8 1 1,1 1 1 0,6 0,5 
 16 0,6 0,8 1 1,1 1 1 0,6 0,5 
 Ta xét lưới điện trong 3 trường hợp sau: 
 Trường hợp 1: Vận hành lưới điện sao cho có chi phí vận 
 hành lưới điện sử dụng giải thuật ABC không xét đến chi 
 phí ngừng cung cấp điện theo hàm mục tiêu 16 
 Kết quả tính toán sau 20 vòng lặp và số vật thể ban đầu 
 n = 10 cho biết được cực tiểu chi phí vận hành và ngừng 
 cung cấp điện là Cost = 148.350$ và khóa mở lúc này là S9, 
 S7, S16 và ∆A = 1.483.500kWh và cấu hình lưới điện sau khi Hình 10. Độ hội tụ và giá trị của hàm mục tiêu trường hợp 2 
 thực hiện tái cấu trúc lưới được thể hiện như hình 8. Trường hợp 3: Lưới điện vận hành trong mùa mưa nên có 
 thời gian ngừng điện trên các tuyến dây khác nhau, thể hiện 
 ở bảng 2. Các tuyến còn lại có thời gian mất điện bằng 0. 
 Bảng 2. Thời gian ngừng điện trên các tuyến dây trường hợp 3 
 Thời gian ngừng cấp Thời gian ngừng cấp 
 Nhánh Nhánh 
 điện (giờ) điện (giờ) 
 1-4 0,5 8-9 0,5 
 2-8 0,5 9-11 0,5 
 3-13 20 9-12 0,5 
 4-5 0,5 8-10 0,5 
 4-6 0,5 10-14 20 
 Hình 8. Cấu hình lưới điện sau khi tái cấu trúc trường hợp 1 5-11 0,5 13-14 20 
 Trường hợp 2: Lưới điện vận hành trong mùa nắng nên ta 6-7 0,5 13-15 0,5 
 giả thiết cường độ sự cố xảy ra trên các tuyến dây là bằng 7-16 0,5 15-16 0,5 
8 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 56 - Số 3 (6/2020) Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn 
P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SCIENCE - TECHNOLOGY 
 Kết quả tính toán sau 20 vòng lặp và số vật thể ban đầu lưới mẫu IEEE có thông số: Lưới điện 33 nút 1 nguồn (hình 
n = 10 cho biết được cực tiểu chi phí vận hành và ngừng 13), thông số được thể hiện trong [9]. Giả thiết rằng thời 
cung cấp điện là Cost = 658.160$ và khóa mở S9 S14 S13 và gian sự cố trên tất cả các tuyến dây bằng nhau và bằng 1 
∆A = 1.856.000kWh. Cấu hình lưới điện sau khi thực hiện tái giờ/năm. Cấu hình ban đầu với tổng công suất phụ tải là 
cấu trúc lưới thể hiện ở hình 11 và độ hội tụ của hàm mục 3,72MW, có các khóa mở là S33, S34, S35, S36, S37 tương 
tiêu bài toán thể hiện hình 12. ứng và tổn thất điện năng ban đầu ∆A = 900.320kWh. 
 Hình 11. Cấu hình lưới điện sau khi tái cấu trúc trường hợp 3 
 Hình 13. Lưới phân phối mẫu IEEE - 33 nút 
 Tương tự ta cũng xét lưới điện vận hành trong 3 trường 
 hợp và cho kết quả như trong bảng 4. 
 Bảng 4. So sánh kết quả trước và sau khi tái cấu trúc lưới điện 
 Chi phí theo Tổn thất điện 
 hàm mục tiêu Khóa mở năng 1 mùa 
 ($/mùa) (kWh) 
 TH1: 90.032 
 Ban đầu TH2: 306.190 S33,S34,S35,S36,S37 900.320 
 TH3: 354.750 
 Trường hợp 1 60.007 S7,S37,S9,S14,S32 600.070 
 Hình 12. Độ hội tụ và giá trị của hàm mục tiêu trường hợp 3 Trường hợp 2 228.740 S7, S28,S10,S14,S32 607.770 
 Bảng 3. So sánh kết quả trước và sau khi tái cấu trúc lưới điện Trường hợp 3 310.390 S33,S28,S10,S14,S36 654.290 
 Chi phí theo hàm Tổn thất điện Tổng tổn thất điện năng lưới điện ban đầu là 
 Khóa mở 
 mục tiêu ($/mùa) năng 1 mùa (kWh) 900.320kWh ứng với các khóa mở là S33, S34, S35, S36, S37. 
 TH1: 162.930 Sau khi tái cấu trúc lưới điện thì tính được cực tiểu chi phí 
 vận hành và chi phí ngừng cung cấp điện. Nhận thấy lượng 
 Ban đầu TH2: 357.960 S5 S11 S16 1.629.300 
 tổn thất điện năng trên lưới giảm đi 33,34% và 32,49% ứng 
 TH3: 1.143.000 với trường hợp 1 và 3 so với lượng tổn thất ban đầu. Riêng 
 Trường hợp 1 148.350 S9 S7 S16 1.483.500 trong trường hợp 2 thì lượng tổn thất công suất có lớn hơn 
 Trường hợp 2 346.680 S9 S7 S16 1.483.500 trong trường hợp 1 và 3 là vì lúc này lưới điện có chi phí 
 đền bù khi ngừng cung cấp điện lớn nên phải chấp nhận 
 Trường hợp 3 658.160 S9 S14 S13 1.856.000 
 lượng tổn thất điện năng lớn để giảm chi phí cho hàm mục 
 Tổng tổn thất điện năng ban đầu 1.629.300kWh với tiêu của bài toán. 
khóa mở ban đầu là S5, S11, S16. Sau khi tái cấu trúc lưới 
 5. KẾT LUẬN 
điện thì tính được cực tiểu chi phí vận hành và chi phí 
ngừng cung cấp điện thì lưới điện vận hành trong trường Trong bài báo này, thuật toán ABC đã được áp dụng 
hợp khác nhau. Nhận thấy lượng tổn thất điện năng trên thành công để giải bài toán tái cấu trúc LĐPP. Phương pháp 
lưới giảm đi 8,9% so với lượng tổn thất điện năng ban đầu. đề xuất đã được kiểm tra trên hệ thống 13 và 33 nút được 
Riêng trong trường hợp 2 thì lượng tổn thất điện năng xét trong 3 trường hợp với tần suất mất điện khác nhau để 
không giảm mà lại tăng lên nhiều (-13,9%) vì lúc này lưới đánh giá ảnh hưởng đến hàm chi phí. Kết quả tính toán cho 
điện có chi phí đền bù khi ngừng cung cấp điện lớn nên thấy chất lượng giải pháp thu được đưa ra được phương án 
phải chấp nhận lượng tổn thất điện năng lớn để giảm chi tái cấu trúc tối ưu đảm bảo chi phí vận hành là bé nhất. Đây 
phí cho hàm mục tiêu của bài toán. Tương tự kiểm tra trên là bài toán tái cấu trúc lưới điện với mục tiêu xét đến ảnh 
 Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn Vol. 56 - No. 3 (June 2020) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 9
 KHOA H ỌC CÔNG NGHỆ P - ISSN 1859 - 3585 E - ISSN 2615 - 961 9 
 hưởng của cung cấp điện trong quá trình vận hành lưới [14]. Nguyen Tung Linh, Nguyen Quynh Anh 2010. Application artificial bee 
 điện. Vì vậy đây là công cụ tiềm năng và hiệu quả để giải colony algorithm (ABC) for reconfiguring distribution network. 2010 Second 
 bài toán tái cấu trúc LĐPP có thể áp dụng trong vận hành. International Conference on Computer Modeling and Simulation (IEEE), pp 102-
 106, DOI 10.1109/ICCMS.2010.306. 
 [15]. Nguyen Tung Linh, Dong D.X, 2013. Optimal Location and Size of 
 Distributed Generation in Distribution System by Artificial Bees Colony Algorithm. 
 TÀI LIỆU THAM KHẢO International Journal of Information and Electronics Engineering, Vol. 3, No. 1, 
 [1]. S. Gopiya Naik, D. K. Khatod, and M. P. Sharma, 2013. Optimal allocation ISSN: 2010 – 3719 (pp 63-67) DOI:10.7763/IJIEE.2013.V3.267. 
 of combined DG and capacitor for real power loss minimization in distribution 
 networks. International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 53, 
 pp. 967–973. 
 [2]. A. Merlin and H. Back, 1975. Search for a minimal loss operating AUTHORS INFORMATION 
 spanning tree configuration in an urban power distribution system. Proceeding in Nguyen Tung Linh1, Truong Viet Anh2, Nguyen Ngoc Quy3 
 5th power system computation conf (PSCC), Cambridge, UK, vol. 1, pp. 1–18. 1Electric Power University 
 [3]. S. Civanlar, J. J. Grainger, H. Yin, and S. S. H. Lee, 1988. Distribution 2Ho Chi Minh City University of Technology and Education 
 feeder reconfiguration for loss reduction. IEEE Transactions on Power Delivery, Vol 3Hanoi University of Industry 
 3 , Issue 3. 
 [4]. D. Shirmohammadi and H. W. Hong, 1989. Reconfiguration of electric 
 distribution networks for resistive line losses reduction. IEEE Transactions on Power 
 Delivery, vol. 4, no. 2, pp. 1492–1498. 
 [5]. P. Subburaj, K. Ramar, L. Ganesan, and P. Venkatesh, 2006. Distribution 
 System Reconfiguration for Loss Reduction using Genetic Algorithm. Journal of 
 Electrical Systems, vol. 2, no. 4, pp. 198–207. 
 [6]. K. K. Kumar, N. Venkata, and S. Kamakshaiah, 2012. FDR particle swarm 
 algorithm for network reconfiguration of distribution systems. Journal of 
 Theoretical and Applied Information Technology, vol. 36, no. 2, pp. 174–181. 
 [7]. T. M. Khalil and A. V Gorpinich, 2012. Reconfiguration for Loss Reduction 
 of Distribution Systems Using Selective Particle Swarm Optimization. International 
 Journal of Multidisciplinary Sciences and Engineering, vol. 3, no. 6, pp. 16–21. 
 [8]. A. Y. Abdelaziz, S. F. Mekhamer, F. M. Mohammed, and M. a L. Badr, 
 2009. A Modified Particle Swarm Technique for Distribution Systems 
 Reconfiguration. The online journal on electronics and electrical engineering 
 (OJEEE), vol. 1, no. 1, pp. 121–129. 
 [9]. A. Mohamed Imran and M. Kowsalya, 2014. A new power system 
 reconfiguration scheme for power loss minimization and voltage profile 
 enhancement using Fireworks Algorithm. International Journal of Electrical Power 
 and Energy Systems, vol. 62, pp. 312–322. 
 [10]. R. S. Rao, S. Venkata, L. Narasimham, M. R. Raju, and a S. Rao, 2011. 
 Optimal Network Reconfiguration of Large-Scale Distribution System Using 
 Harmony Search Algorithm. IEEE Transaction on Power System, vol. 26, no. 3, pp. 
 1080–1088. 
 [11]. A. Y. Abdelaziz, F. M. Mohamed, S. F. Mekhamer, and M. A. L. Badr, 
 2010. Distribution system reconfiguration using a modified Tabu Search algorithm. 
 Electric Power Systems Research, vol. 80, no. 8, pp. 943–953. 
 [12]. S. H. Mirhoseini, S. M. Hosseini, M. Ghanbari, and M. Ahmadi, 2014. A 
 new improved adaptive imperialist competitive algorithm to solve the 
 reconfiguration problem of distribution systems for loss reduction and voltage 
 profile improvement. International Journal of Electrical Power and Energy 
 Systems, vol. 55, pp. 128–143. 
 [13]. Karaboga D., Basturk B., 2007. Artificial Bee Colony (ABC) Optimization 
 Algorithm for Solving Constrained Optimization Problems. LNCS: Advances in Soft 
 Computing: Foundations of Fuzzy Logic and Soft Computing, Vol: 4529/2007, pp: 
 789-798, SpringerVerlag, IFSA 2007. 
10 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ● Tập 56 - Số 3 (6/2020) Website: https://tapchikhcn.haui.edu.vn