Nâng cao lợi nhuận xã hội trong thị trường điện có thiết bị TCSC sử dụng giải thuật COA

duy nhất. Việc làm này có mục đích làm giảm 
thời gian tính toán lặp lại không cần thiết. 
Bƣớc 5: Thực hiện phân bố công suất theo Newton-Raphson 
Bƣớc 6: đánh giá hàm thích nghi ( Fobj ) cho từng ứng cử viên Xid 
2max
1
2lim
1
2lim
1
2lim
1
)()()()( li
NL
i
liSi
NB
i
iVgi
NB
i
giqgi
NB
i
gipobjf SskVVkQQkPPkFF 
 (29)
Bƣớc 7: Cân bằng sinh thái quần thể chim cuckoo 
- Để đạt đƣợc trạng thái cân bằng sinh học trong quần thể chim cuckoo mới, ta giữ lại một số lƣợng 
chim cukoo tối đa có thể tồn tại trong cùng một khoảng thời gian và tiêu diệt các con còn lại. 
Bƣớc 8: Di chuyển tới điểm mục tiêu 
- Các con chim cuckoo còn lại sẽ bay tới gần điểm mục tiêu (GointPoint) theo công thức sau: 
 112 5int ididid XfMotionCoefrandXGoalpoX (30) 
Bƣớc 9: Cập nhật lại quần thể chim cuckoo 
- Vị trí mới của quần thể chim cuckoo đƣợc cập nhật mới thành Xid
2
- Lƣu giá trị của GoalPoint và Bestcost 
Bƣớc 10: Kiểm tra điều kiện dừng 
 NÂNG CAO LỢI NHUẬN XÃ HỘI TRONG THỊ TRƢỜNG ĐIỆN 55 
 CÓ THIẾT BỊ TCSC SỬ DỤNG GIẢI THUẬT COA 
© 2019 Trƣờng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 
- Kiểm tra điều kiện dừng, nếu Iter < Itermax thì Iter = Iter + 1 và trở lại bƣớc số 2. Ngƣợc lại thì 
dừng chƣơng trình. 
5. MÔ PHỎNG TRÊN HỆ THỐNG ĐIỆN IEEE 14 NÚT 
Hệ thống IEEE 14 nút [11] bao gồm 5 máy phát 20 đƣờng dây nhƣ Hình 6. Các nút 1, 2, 3, 6 là các 
vị trí đặt các máy phát G1, G2, G3, G4. Các nút 4, 5, 9 đến 14 là vị trí của các phụ tải. Thông tin chi tiết 
về các thông số có thể tham khảo [13] và bảng phụ lục. 
- Thiết lập các thông số cho giải thuật COA 
- NumCuckoos: Số cá thể trong quần thể ban đầu = 4 
- Itermax: Số bƣớc lập tối đa = 100 
- MinEggs: Số lƣợng trứng tối thiểu = 4 
- MaxEggs: Số lƣợng trứng tối đa = 7 
- MotionCoeff: Hệ số điều khiển hƣớng tới điểm mục tiêu của chim cuckoo = 1.2 
- MaxCuckoos: Số lƣợng cá thể chim Cukoo có thể thể sống cùng một thời điểm xét trên điều kiện 
đảm bảo cân bằng sinh thái = 4 
- RadiusCoeff: Hệ số bán kính điều khiển quá trình đặt trứng của chim Cuckoo = 18 
- Npar: Số lƣợng biến tối ƣu hóa, đây cũng chính là số lƣợng biến điều khiển = 21 
- Các ràng buộc cận trên và dƣới của các biến tối ƣu. 
- Hệ số phạt chung cho tất cả các ràng buộc cân bằng công suất, đƣờng dây truyền tải, điện áp nút 
máy phát, chọn K =106 
G
G G
C
G
1
2
3
45
6
9
7
101112
13
14
8
G Generator 
C Synchronous Condensers
Hình 6. Hệ thống IEEE 14 nút 
Kết quả lợi nhuận xã hội, công suất phát của các máy phát và công suất tiêu thụ của khách hàng 
trong trƣờng hợp có và không có TCSC đƣợc trình bày trong Bảng 1-4. Từ. Bảng 1 có thể thấy rằng, tổng 
công suất phát của các máy phát và tổng công suất tiêu thụ của các nút tải (chữ in đậm) trong trƣờng hợp 
sử dụng giải thuật COA là cao hơn so với giải thuật GA [6] và GWO [6]. Hơn nữa, sự phân bố công suất 
tiêu thụ tại các nút tải của giải thuật COA so với GA, GWO cũng khác nhau đã phản ánh đƣợc giá trị cực 
đại lợi nhuận xã hội của giải thuật đề xuất nhƣ thấy trong Bảng 3. Từ Bảng 3 có thể thấy rằng, lợi nhuận 
xã hội của giải thuật GA[6], GWO [6] tƣơng ứng là 1501.81 ($/h), 1551.12 ($/h) trong khi COA là 
1557.30 ($/h). So sánh với giải thuật GA và GWO, lợi nhuận xã hội của giải thuật COA cao hơn 3.56% 
so với giải thuật GA và cao hơn 0.39% so với giải thuật GWO. Ngoài ra, có thể thấy từ Hình 6, Hình 7, 
công suất trên các nhánh và điện áp tại các nút khi sử dụng giải thuật COA cũng đều thỏa mản các giới 
hạn cho phép. 
56 NÂNG CAO LỢI NHUẬN XÃ HỘI TRONG THỊ TRƢỜNG ĐIỆN 
 CÓ THIẾT BỊ TCSC SỬ DỤNG GIẢI THUẬT COA 
© 2019 Trƣờng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 
Bảng 1: So sánh công suất phát và công suất tiêu thụ của giải thuật GA, GWO và COA trong trường hợp không có 
TCSC của hệ thống IEEE 14 nút. 
Bus 
no 
GA [6] GWO [6] 
COA 
V 
(pu) 
P 
(MW) 
Q 
(Mvar) 
V 
(pu) 
P 
(MW) 
Q 
(Mvar) 
V 
(pu) 
P 
(MW) 
Q 
(Mvar) 
Máy 
phát 
1 1.1 94.97 45.43 1.1 97.55 43.51 1.1 97.675 39.895 
 2 1.089 100.0 56.58 1.089 100.0 54.57 1.091 100.00 59.818 
 3 1.095 100.0 29.86 1.095 100.04 29.18 1.100 100.00 34.050 
 6 1.035 52.08 7.22 1.035 50.31 15.29 1.027 52.176 10.825 
 8 1.09 0 25.28 1.09 0 25.21 1.086 0 24.995 
Tổng 347.0 164.67 347.9 167.76 349.8 169.58 
Tải 4 0.997 110.9 53.75 0.998 110.9 53.73 0.998 110.11 53.330 
 5 0.991 131.3 63.61 0.994 117.6 56.99 0.993 118.79 57.536 
 9 1.039 5.01 2.43 1.04 5.02 2.43 1.045 0 0 
 10 1.019 20.82 10.08 1.022 11.15 5.4 1.034 5.0015 2.4223 
 11 1.01 18.19 8.81 1.0 29.92 14.49 1.015 13.897 6.7306 
 12 0.998 18.51 8.97 0.978 31.35 15.18 0.993 28.420 13.764 
 13 1.01 14.42 6.98 1.01 5.63 2.73 0.970 31.485 15.249 
 14 1.009 12.07 5.85 0.998 19.51 9.45 1.002 5.0000 2.4216 
Tổng 331.3 160.49 331.16 160.39 332.83 161.20 
Bảng 2: So sánh công suất phát và công suất tiêu thụ của giải thuật GA, GWO và COA trong trường hợp có TCSC 
của hệ thống IEEE 14 nút. 
Bus 
no 
GA [6] GWO [6] 
COA 
V 
(pu) 
P 
(MW 
Q 
(Mvar) 
V 
(pu) 
P 
(MW) 
Q 
(Mvar) 
V 
(pu) 
P 
(MW) 
Q 
(Mvar) 
Máy 
phát 
1 1.1 98.37 53.65 1.1 93.83 44.26 1.1 94.903 32.391 
 2 1.089 100.1 53.66 1.089 101.1 52.95 1.093 100.03 59.480 
 3 1.095 100.0 30.1 1.095 101.1 28.42 1.099 100.00 28.517 
 6 1.035 64.25 7.92 1.035 49.8 15.42 1.051 49.492 19.235 
 8 1.09 0 25.49 1.09 0 26.0 1.092 0 24.987 
Tổng 362.8 170.82 344.8 344.87 344.43 164.61 
Tải 4 0.997 125.4 60.74 0.999 102.8 49.79 1.000 116.8 56.60 
 5 0.995 129.1 62.54 0.994 118.7 57.71 0.997 117.6 56.97 
 9 1.039 5.0 2.42 1.036 5.0 2.42 1.038 5.001 2.422 
 10 1.019 20.12 9.74 1.019 14.46 7.0 1.019 22.14 10.72 
 11 1.007 20.48 9.92 1.001 26.95 13.05 1.014 20.13 9.749 
 12 0.995 27.99 13.55 0.981 27.71 13.42 1.014 22.03 10.67 
 13 1.012 10.5 5.09 1.002 8.57 4.15 1.019 11.45 5.546 
 14 1.016 7.69 3.72 0.985 24.14 11.69 0.996 22.85 11.06 
Tổng 346.3 167.74 328.37 159.04 328.1 158.88 
 NÂNG CAO LỢI NHUẬN XÃ HỘI TRONG THỊ TRƢỜNG ĐIỆN 57 
 CÓ THIẾT BỊ TCSC SỬ DỤNG GIẢI THUẬT COA 
© 2019 Trƣờng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 
Bảng 3: So sánh lợi nhuận xã hội của giải thuật COA với giải thuật GA[6] và GWO[6] 
Không có TCSC Có TCSC 
 GA [31] GWO 
[31] 
COA GA [31] GWO [31] COA 
Máy phát 
Tải 
Lợi nhuận xã hội 
1408.93 1415.50 1424.87 1494.77 1401.62 1396.48 
2910.75 
2966.62 
2982.17 
3014.85 
2969.66 
3022.30 
1501.81 
1551.12 
1557.30 
1520.08 
1568.03 
1581.21 
Vị trí TCSC Dây 1-5 Dây 6-13 Dây 7-9 
Dung lƣợng TCSC (pu) -0.2315 -0.49 -0.693 
Hình 6: Đồ thị điện áp trong trường hợp có và không có TCSC 
Hình 7: Đồ thị công suất nhánh trong trường hợp có và không có TCSC 
58 NÂNG CAO LỢI NHUẬN XÃ HỘI TRONG THỊ TRƢỜNG ĐIỆN 
 CÓ THIẾT BỊ TCSC SỬ DỤNG GIẢI THUẬT COA 
© 2019 Trƣờng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 
Bảng 4: Kết quả điểu độ công suất máy phát và điểu độ tải trường hợp có và không có TCSC sử dụng 
giải thuật COA 
 Không có TCSC Có TCSC 
 Bus 
numbers 
Voltage 
(pu) 
Real 
power 
(MW) 
Reactive 
power 
(Mvar) 
Voltage 
(pu) 
Real 
power 
(MW) 
Reactive 
power 
(Mvar) 
Máy phát 1 1.1 97.6759 39.8956 1.1 94.9034 32.3914 
 2 1.0911 100.0001 59.8188 1.0935 100.0353 59.4800 
 3 1.1000 100.0003 34.0500 1.0999 100.0024 28.5171 
 6 1.0271 52.1765 10.8259 1.0511 49.4929 19.2359 
 8 1.0862 0 24.9951 1.0924 0 24.9875 
Tổng 349.8529 169.5854 344.4340 164.6120 
Tải 4 0.9983 110.1130 53.3301 1.0050 103.1062 49.9366 
 5 0.9932 118.7988 57.5369 1.0011 115.3352 55.8594 
 7 1.0456 0 0 1.0521 0 0 
 9 1.0343 5.0015 2.4223 1.0410 5.0037 2.4234 
 10 1.0151 13.8970 6.7306 1.0227 22.2554 10.7788 
 11 0.9939 28.4203 13.7646 1.0178 19.7659 9.5731 
 12 0.9700 31.4859 15.2493 0.9954 30.8817 14.9567 
 13 1.0027 5.0000 2.4216 1.0255 5.0174 2.4301 
 14 0.9905 20.1220 9.7455 1.0063 26.6867 12.9250 
Tổng 332.8384 161.2010 328.0524 158.8830 
Hình 8: So sánh tốc độ hội tụ của giải thuật COA với giải thuật PSO và BOA trong trường hợp không có 
TCSC 
 NÂNG CAO LỢI NHUẬN XÃ HỘI TRONG THỊ TRƢỜNG ĐIỆN 59 
 CÓ THIẾT BỊ TCSC SỬ DỤNG GIẢI THUẬT COA 
© 2019 Trƣờng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 
Hình 9: So sánh tốc độ hội tụ của giải thuật COA với giải thuật PSO và BOA trong trường hợp có TCSC 
Công suất phát và công suất tiêu thụ tại các nút trong trƣờng hợp có TCSC của giải thuật COA cũng 
đƣợc trình bày trong Bảng 2. TCSC đã phân bố lại luồng công suất trên các đƣờng dây, nâng cao lợi 
nhuận xã hội. Vị trí tối ƣu của TCSC là tại đƣờng dây 7-9 với dung lƣợng XTCSC = -0.693pu khi sử 
dụng giải thuật COA. Từ Hình 2, Hình 3 có thể thấy rằng, dòng công suất trên các nhánh trong hệ thống 
đƣợc phân bố lại cân bằng hơn, điện áp tại các nút cũng đều nằm trong giới hạn sau khi lắp đặt TCSC. 
Lợi nhuận xã hội của giải thuật GA, GWO và COA khi có TCSC cũng đƣợc trình bày trong Bảng 3 (Chữ 
in đậm). Từ bảng này có thể thấy rằng, lợi nhuận xã hội khi có TCSC của giải thuật COA cao hơn 3.86% 
so với giải thuật GA khi có TCSC và cao hơn 0.83% so với giải thuật GWO khi có TCSC. Kết quả điểu 
độ công suất máy phát và điểu độ tải trƣờng hợp có và không có TCSC sử dụng giải thuật COA đƣợc 
trình bày trong Bảng 4. Từ bảng này có thể thấy rằng, tổng công suất phát và tổng công suất tiêu thụ tại 
các nút trong trƣờng hợp có TCSC là nhỏ hơn một ít so với trƣờng hợp không có TCSC, tuy nhiên lợi 
nhuận xã hội trong trƣờng hợp có TCSC lại cao hơn so với không có TCSC nhƣ chỉ ra trong Bảng 3. Điều 
này cho thấy rằng TCSC đã nâng cao lợi nhuận xã hội. TCSC đã phân bố lại luồng công suất, nâng cao 
khả năng truyền tải, do đó tại các nút tải mà có hệ số lợi nhuận cao có xu hƣớng tăng công suất tiêu thụ 
nhƣ thấy trong Bảng 4 (nút 10, nút 14), trong khi tại các nút tải mà có hệ số lợi nhuận thấp có xu hƣớng 
giảm công suất tiêu thụ nhƣ thấy trong Bảng 4 (nút 11, nút 4), vì vậy lợi nhuận khách hàng đƣợc tăng lên 
và kết quả lợi nhuận xã hội trong trƣờng hợp có TCSC cao hơn 1.51% so với khi không có TCSC. Ngoài 
ra, để cho thấy đƣợc khả năng hội tụ của giải thuật COA so với các giải thuật khác, bài báo đã chạy giải 
thuật Particle Swarm Optimization (PSO) và Butterfly Optimization Algorithm (BOA) để so sánh. Từ 
Hình 8, Hình 9 có thể thấy rằng, COA có khả năng hội tụ nhanh so với PSO và BOA. Điều này cho thấy 
giải thuật COA có khả năng tìm vị trí và dung lƣợng hợp lý của TCSC để nâng cao lợi nhuận xã hội trong 
thị trƣờng điện cũng nhƣ khả năng hội tụ của giải thuật COA đề xuất. 
6. KẾT LUẬN 
 Sƣ xuất hiện thị trƣờng điện đã mang lại nhiều lợi nhuận cho các thành viên tham gia thị trƣờng, 
tuy nhiên nó cũng tạo ra nhiều thách thức mới cho ngƣời vận hành trong việc đảm bảo an ninh hệ thống. 
Để giải quyết vấn đề này mà không cần phải xây dựng đƣờng dây mới, việc sử dụng thiết bị TCSC là một 
trong những giải pháp thay thế hiệu quả. Bài báo này đã trình bày chi tiết cách thực hiện giải thuật COA 
để giải quyết bài toán tối ƣu với nhiều ràng buộc phƣơng trình và bất phƣơng trình để cực đại lợi nhuận 
xã hội thông qua tối ƣu lắt đặt TCSC. Từ kết quả phân tích, có thể thấy rằng lợi nhuận xã hội phụ thuộc 
vào điều độ tối ƣu của các công ty phát điện, nhu cầu sử dụng điện của khách hàng và khả năng truyền tải 
của hệ thống. Những kết quả mô phỏng từ phƣơng pháp đề nghị đƣợc so sánh với giải thuật GA và GWO 
đã cho thấy COA cũng là một trong những phƣơng pháp hữu ích để tối ƣu lắt đặt TCSC để cực đại lợi 
nhuận xã hội. 
60 NÂNG CAO LỢI NHUẬN XÃ HỘI TRONG THỊ TRƢỜNG ĐIỆN 
 CÓ THIẾT BỊ TCSC SỬ DỤNG GIẢI THUẬT COA 
© 2019 Trƣờng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 
Appendix A 
Table A1: Generator data for IEEE 14-bus test system 
Gen 
no 
Bus P (MW) Q (MVAR) Generator cost factor 
Max Min Max Min a($/MW
2
h) b($/MWh) c($/h) 
G1 1 100 20 50 -40 0.0245 1 0 
G2 2 500 100 60 -40 0.0351 1 0 
G3 3 500 100 40 -40 0.0389 1 0 
G4 6 100 20 24 -6 0.0372 1 0 
G5 8 - - 26 -6 - - 0 
mgmmgmmgmgm cPbPaPC 
2)( 
Table A2: Load data for IEEE 14-bus test system 
Load no Bus 
P (MW) Q (MVAR) Customer profit factor 
Max Min Max Min 
a($/MW
2
h
) 
b($/MWh) c($/h) 
L1 4 200 50 200 -200 - 0.015 10 0 
L2 5 200 50 200 -200 - 0.015 10 0 
L3 9 100 5 200 -200 - 0.010 5 0 
L4 10 100 5 200 -200 - 0.015 10 0 
L5 11 100 5 200 -200 - 0.015 10 0 
L6 12 100 5 200 -200 - 0.018 12 0 
L7 13 100 5 200 -200 - 0.018 12 0 
L8 14 100 5 200 -200 - 0.018 12 0 
ndnndnndndn cPbPaPB 
2)(
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Hingorani, N.G. Power electronics in electric utilities: role of power electronics in future power systems. Proc. 
IEEE. 1988, 76, 481-482. 
[2] Lin Whei-Min, Chen shi-Jaw and Su Yuh-Sheng., An application of interior-point based OPF for system 
expansion with FACTS devices in a deregulated environment, in Proc. IEEE conference (0-7803-6338-
8/00/$10) 2000 
[3] Yu Zuwei and Lusan D., Optimal placement of FACTS devices in deregulated systems considering line losses, 
Electrical power and energy systems, vol. 26 (2004) 813-819. 
[4] Nabavi SMH, Kazemi A and Masoum MAS. Social welfare maximization with fuzzy based genetic algorithm by 
TCSC and SSSC in double sided auction market. Scientia Iranica 2012; 19: 745–758. 
 NÂNG CAO LỢI NHUẬN XÃ HỘI TRONG THỊ TRƢỜNG ĐIỆN 61 
 CÓ THIẾT BỊ TCSC SỬ DỤNG GIẢI THUẬT COA 
© 2019 Trƣờng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 
[5] Seyed Mohammad Hosseini Nabavi, Nazanin Alsadat Hosseinipoor, Somayeh Hajforoosh. Social Welfare 
Maximization by Optimal Locating and Sizing of TCSC for Congestion Management in Deregulated 
PowerMarkets. International Journal of Computer Applications. (2010 ) 0975 – 8887 
[6] Saswati Kumari Behera.; Nalin Kant Mohanty. Social welfare maximization with thyristor-controlled series 
compensator using grey wolf optimization algorithm. International Journal of Electrical Engineering 
Education, DOI: 10.1177/0020720918822754, (2019) 1-14 
[7] Rajabioun R. Cuckoo optimization algorithm. Applied Soft Computing 11 (7) (2011). 
[8] Yang, X.S. Deb, S. Engineering optimisation by cuckoo search. Int. J. Math. Model. Num. Optim. 2010, 1, 330-
343. 
[9] Nguyen Tu Le Anh and Dieu Ngoc Vo. Cuckoo optimization algorithm for optimal power flow. Springer 
International Publishing Switzerland. Vol 3, pp. 319-337. 2015. 
[10] Duong Thanh Long and Cao Văn Tuấn. Optimal power flow with TCSC using Cuckoo algorithm. Journal of 
Science and Technology. Vol. 11, 2016. 
[11] Thanh Long Duong, Yao Jian Gang, Truong Viet Anh. A new method for secured optimal power flow under 
normal and network contingencies via optimal location of TCSC. International Journal of Electrical Power & 
Energy Systems, 52, (2013) 68–80 
[12] Shrestha GB and Feng W. Effect of series compensation on spot price power markets. Electric Power Energy 
Syst 2005; 27: 428–436. 
[13] Zimmermann RD, Murillo-Sa´ nchez CE and Thomas RJ. MATPOWER, a MatlabVR power system simulation 
package, User’s Manual, Version 3.2, 2007. 
Ngày nhận bài:07/03/2019 
Ngày chấp nhận đăng:22/11/2019