Tái cấu hình lưới điện phân phối có tải không cân bằng với hàm mục tiêu giảm tổn thất công suất

1
2
 – QC
1
2
 + PB
√3
2
 – PC
√3
2
 (5) 
Như vậy, hàm mục tiêu là: 
∑∆P = ∆PA + ∆PB + ∆PC + ∆PN (6) 
Với ∆PN = 
 P∑
2 + Q∑
2
U2
RN 
Hình 3. Sơ đồ chuyển đổi công suất 
2.2. Phương pháp BW/FW cải tiến 
Nguyên lý hoạt động của phương pháp 
BW/FW cải tiến được sử dụng thông qua 
việc tìm ra tất cả các điện áp nút của 
LĐPP. Từ các điện áp này có thể tính trực 
tiếp dòng điện, tổn thất và các trạng thái 
ổn định khác cho LĐPP hình tia thay thế 
cho phương pháp truyền thống nhằm 
giảm thời gian tính toán. BW là tính dòng 
điện hoặc dòng công suất với điện áp 
được cập nhật và được tính bắt đầu từ nút 
cuối cùng về nút gốc. FW là tính sụt áp 
với dòng điện hay dòng công suất cập 
nhật. Điện áp nút được cập nhật trong FW 
bắt đầu từ nút gốc đến nút cuối cùng, 
được mô tả ở hình 4 [15]. 
Hình 4. Lưu đồ tính phân bố công suất 
bằng phương pháp BW/FW cải tiến 
2.3. Sử dụng thuật toán PSO tái cấu 
hình cho lưới điện 3 pha không cân 
bằng 
Để giải bài toán tối ưu tái cấu hình LĐPP 
thì cần phải giải liên tục các bài toán với 
vị trí các khóa điện mở để đảm bảo vận 
hành hình tia với mục tiêu là giảm thiểu 
tổn thất công suất trên LĐPP. Tổn thất 
công suất của hệ thống bằng tổng tổn thất 
tác dụng trên các nhánh là nhỏ nhất: 
ΔP = ∑ ki∆Pi
Nbr
i=1 = ∑ ki. Ri. |Ii|
2Nnr
i=1 =
∑ kiRi
Pi
2+Qi
2
Vi
2
Nbr
i=1 (7) 
trong đó ΔPi: tổn thất công suất tác dụng 
trên nhánh thứ i; Nbr: tổng số nhánh; 
Pi, Qi: công suất tác dụng và phản kháng 
trên nhánh thứ i; Vi, Ii: điện áp nút kết nối 
của nhánh và dòng điện trên nhánh thứ i; 
Ploss: tổn thất công suất tác dụng; ki: trạng 
thái của khóa điện, nếu ki = 0, khóa điện 
Bắt đầu
Xác định nút cuối lưới: 
nút loại = 1, số liên kết =1
Kết thúc
Sai 
Đúng 
Đọc dữ liệu đường dây và tải (có xét máy phát và tụ bù), xác đinh số nút và loại nút 
(nút nguồn: 2, nút tải: số 1) và số liên kết các nút
-Tính tổn thất công suất trên đường dây liên kết với nút gốc ; 
-Cộng dồn công suất phụ tải tại nút đó và tổn thất công suất vừa tính vào nút liền trước; 
-Giảm số liên kết tại nút vừa xác định vị và xóa bỏ dữ liệu dây và nút đã tính .
Tổng số liên kết = 0
Cập nhật lại giá trị đường dây và tải được cộng dồn tại các nút
Xác định nút nguồn: =2, 
số liên kết của nút >=0
- Tính tổn thất điện áp, tổn thất công suất trên đường dây và điện áp nút liên kết 
- Giảm số liên kết đường dây tại nút vừa được xác định và xóa bỏ dữ liệu đường dây 
trên nhánh liên kết
Tính tổng tổn thất công suất trên toàn lưới
Tổng số liên kết = 0
Sai 
Sai 
Sai 
Đúng 
Đúng 
Đúng 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
Số 21 53 
thứ i mở và ngược lại. Điều kiện ràng 
buộc: xác định các vị trí khóa mở để tổn 
thất công suất tác dụng là bé nhất. Giới 
hạn dòng điện trên các nhánh và điện áp 
các nút: 
|Ii| ≤ Ii,max, với i = 1, 2,  , 𝑁𝑏𝑢𝑠 (8) 
Vi,min ≤ |Vi| ≤ Vi,max, 
 với i = 1, 2,  , 𝑁𝑏𝑢𝑠 (9) 
trong đó: Nbus là số nút trong lưới điện; 
Ii,max là giới hạn dòng điện trên nhánh thứ 
i; Vi,min và Vi,max lần lượt là giới hạn điện 
áp nút nhỏ nhất và lớn nhất cho phép. 
Phương pháp đề xuất áp dụng BW/FW cải 
tiến là công cụ tính tổn thất công suất 
trong thuật toán PSO [16] nhằm giảm 
thiểu thời gian tính toán và sử dụng vòng 
lặp tìm kiếm cấu hình tính toán khi có sự 
thay đổi về cấu hình LĐPP, hình 5. Thuật 
toán PSO trong một tập hợp các giải pháp 
tiềm năng được gọi là các cá thể được 
khởi tạo ngẫu nhiên, mỗi cá thể sẽ có 1 
giá trị fitness, sẽ được đánh giá bởi các 
hàm mục tiêu để tối ưu hóa trong mỗi thế 
hệ. Phương trình cập nhật vận tốc: 
Vi
k+1
=wvi
k
+c1rand1x(pbest1–
xi
k
)+c2rand2x(gbest1–xi
k
) (10) 
Phương trình cập nhật vị trí: 
xi
k+1 
=xi
k 
+ Vi
k+1 
 (11) 
trong đó: Mỗi cá thể ở vòng lặp k với 
vi
k 
= (v
k
i1, v
k
i2, v
k
In); Vi
k+1
:
 vận tốc cá thể 
i ở vòng lặp k+1; w: trọng lượng quán 
tính ảnh hưởng nhiều đến độ hội tụ của 
PSO, được sử dụng để kiểm soát các tác 
động của vận tốc cũ và hiện tại của mỗi cá 
thể; cj là hệ số gia tốc, j=1,2; randI: số 
ngẫu nhiên giữa 0 và 1; xi
k
 = (x
k
i1, x
k
i2, 
x
k
iN): vị trí hiện tại cá thể i ở vòng lặp k; 
p
k
besti = (P
k
besti1, P
k
besti2 P
k
bestiN): giải pháp 
tốt nhất cá thể i ở vòng lặp hiện tại k; 
gbest: vị trí của cá thể tốt nhất trong toàn 
bộ quần thể; xi
k+1: vị trí của cá thể i ở 
vòng lặp k+1. 
Hình 5. Giải thuật PSO kết hợp BW/FW cải tiến 
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 
3.1. Lưới điện 33 nút, 1 nguồn 
Để kiểm tra khả năng áp dụng của 
phương pháp đề nghị áp dụng giải thuật 
PSO nhằm để giảm tổn thất công suất tác 
dụng thông qua tái cấu hình LĐPP, mạng 
điện được kiểm tra là LĐPP 33 nút mẫu 
của IEEE như hình 6. LĐPP có 1 nguồn, 
33 nút có 37 nhánh, 32 phân đoạn chuyển 
mạch và 5 khóa điện mở là s33, s34, s35, 
s36 và s37. Tổng công suất tác dụng và 
phản kháng của hệ thống là 3,72 MW và 
2,3 MVar. Ở điều kiện vận hành bình 
thường không có đường dây nào bị quá tải 
Max(I/ Imax) = 0,82496 và điện áp thấp 
nhất trong hệ thống là 0,91308 p.u. Tổng 
tổn thất công suất tác dụng và phản kháng 
ban đầu là 402,68 kW và 145,14 kVar 
[17]. 
Kết quả điện áp của hệ thống sau khi mô 
phỏng các phương pháp tính phân bố 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
54 Số 21 
công suất: BW/FW, NT và Gauss được 
trình bày ở bảng 1. Phương pháp đề xuất 
được triển khai trong Matlab trên máy 
tính cá nhân với CPU Intel Core i3 4160 
@ 3,6 GHz, 1 CPU, 8GB, Windows 7 
SP1 (64-bit). 
Hình 6. Lưới điện phân phối 33 nút [17] 
Bảng 1. Kết quả 3 phương pháp tính phân bố 
công suất 
Phương pháp BW/FW NT Gauss 
Số lần lặp 3 3 548 
Thời gian (s) 0,3987 0,5703 1,1394 
ΔP (kW) 154,8 155 151 
Từ kết quả tính toán từ ba phương pháp 
BW/FW, NT và Gauss cho LĐPP 33 nút 
được trình bày như ở bảng 1. Tổng tổn 
thất công suất tác dụng toàn LĐPP của 
phương pháp có kết quả tương đương với 
phương pháp NT và được kiểm tra trên 
phần mềm PSS- ADEPT cũng cho kết quả 
tương tự. Với kết quả tính toán cho thấy 
phương pháp đề xuất có độ chính xác cao, 
hội tụ nhanh như vậy phương pháp 
BW/FW cải tiến là phù hợp và khả năng 
ứng dụng cao. 
Khi áp dụng giải thuật PSO kết hợp với 
công cụ tính toán phân bố công suất 
BW/FW cải tiến, cho thấy kết quả các 
khóa điện mở: s28; s32; s7; s13; s9 với 
tổn thất công suất là 284 kW. Khi thực 
hiện trên phần mềm PSS-ADEPT với lưới 
điện 33 nút. Hình 7 là LĐPP 33 nút ban 
đầu và Hình 8 là LĐPP 33 nút sau khi tái 
cấu hình sử dụng phương pháp đề xuất. 
Kết quả tính toán tối ưu cho thấy khi sử 
dụng giải thuật PSO với công cụ BW/FW 
đã được đề xuất cũng cho kết quả tương 
tự như khi tính toán trên phần mềm 
PSS/ADEPT. 
Hình 7. LĐPP 33 nút khi vận hành bình thường 
Hình 8. Mô phỏng bằng PSS/ADEPT 
3.2. Lưới điện 1 khu vực của thị xã Tân 
Châu, tỉnh An Giang 
LĐPP Tân Châu có dữ liệu ở bảng 2 và sơ 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
Số 21 55 
đồ như hình 9 có 33 khóa điện, 26 phụ tải. 
Trong đó có 2 khóa điện mở ban đầu là 
khóa điện mở LS-7-109 và LS-7-112 với 
điện trở nhánh tương ứng là R=0,15 Ω; 
X=0,12 Ω với tổn thất công suất ban đầu 
của toàn hệ thống LĐPP Tân Châu tương 
ứng là 73,5 kW. 
Bảng 2. Dữ liệu của lưới 15 nút Tân Châu 
Tải 
PA QA PB QB PC QC 
kW kVar kW kVar kW kVar 
1 14 10,5 19 12 20 15 
2 12,5 8,5 7 8,5 11 8,5 
3 16 12,5 8,5 6,5 13 11 
4 13,5 7 13,5 9 5 4 
5 17,5 10 11 8 12,5 10 
6 10 6 9 6 10 7,5 
7 16,5 7 8,5 7 11 8 
8 12,5 8 11 8 7,5 8 
9 14 12 10 7 9 8 
10 6 5,5 7,5 4,5 9,5 6,5 
11 7 5 11,5 8,5 13,5 11 
12 10 6 19 6 22 6 
13 13 10,5 14 11 10 8 
14 17,5 13 9 7 16 10 
15 12 10 12 9 7 6 
16 11 10 13 14 12 10 
17 7 6 6 6 10 6 
18 8,5 7,5 8,5 6 11 8,5 
19 12,5 8 11 8 7,5 8 
20 14 12 3 12 9 8 
21 6 4,5 16 4,5 5 4,5 
22 7,5 6 14 10 14 10,5 
23 11,5 8,5 18 11 14,5 9 
24 11 6,5 12 8 12 9,5 
25 22 14,5 13,5 10,5 13 8,5 
26 13,5 7 16,5 9 5 3 
27 17,5 10 11 10 7,5 10 
28 10 7,5 6 5 10 6 
Kết quả tính toán khi áp dụng giải thuật 
PSO với công cụ BW/FW cải tiến sử 
dụng để phân bố công suất trên LĐPP 
không cân bằng cho LĐPP Tân Châu thu 
được các khóa mở là 2 khóa điện LS-7-
109 và LS-7-114 với tổn thất công suất 
với cấu hình đề xuất là 54,4 kW, như hình 
11. Khi thực hiện tính toán kiểm chứng lại 
trên phần mềm PSS - ADEPT cũng cho 
thấy kết quả tương tự như phương pháp 
đã đề xuất. 
Hình 9. LĐPP thị xã Tân Châu ban đầu 
Hình 10. Độ hội tụ của giải thuật 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
56 Số 21 
Hình 11. LĐPP Tân Châu sau khi tái cấu hình 
4. KẾT LUẬN 
Bài báo đã đề xuất phương pháp PSO 
nhằm DRN cho LĐPP không cân bằng 
với công cụ tính toán phân bố công suất 
BW/FW cải tiến. Phương pháp đề xuất 
được kiểm nghiệm trên LĐPP 33 nút và 
LĐPP Tân Châu đã cho kết quả tương tự 
như PSS - ADEPT. Như vậy, việc DNR 
nhằm giảm thiểu tổn thất công suất tác 
dụng trong điều kiện tải không đối xứng 
như là một modul để giải quyết các bài 
toán khác trong LĐPP có phụ tải không 
đối xứng hình tia; số lần tính toán của giải 
thuật là rất ít điều này rất có lợi trong tính 
toán các LĐPP lớn. Về mặt thực tiễn, việc 
tái cấu hình LĐPP trong điều kiện tải 
không đối xứng cho một khu vực LĐPP 
của Tân Châu, tỉnh An Giang là thực tế, 
điều này mang lại rất nhiều lợi ích trong 
quá trình vận hành LĐPP nhằm mang lại 
hiệu quả cao về mặt kinh tế. Minh chứng 
được sự khác nhau giữa việc tái cấu hình 
cho vấn đề tải cân bằng và tải không cân 
bằng là hoàn toàn khác nhau vì thế không 
thể áp dụng các nghiên cứu và đề nghị 
chuyển tải trong điều kiện chuyển tải cân 
bằng cho trường hợp không cân bằng. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] M.E. Baran and F.F. Wu, "Network reconfiguration in distribution systems for loss reduction and load 
balancing", Power Deliv. IEEE Trans., vol. 4, no. 2, pp. 1401–1407, 1989. 
[2] P. Siano and D. Sarno, "Assessing the benefits of residential demand response in a real time 
distribution energy market", Appl. Energy, vol. 161, pp. 533–551, 2016. 
[3] H.F. Zhai, M. Yang, B. Chen, and N. Kang, "Electrical Power and Energy Systems Dynamic recon fi 
guration of three-phase unbalanced distribution networks", Electr. Power Energy Syst., vol. 99, no. 
December 2017, pp. 1–10, 2018. 
[4] N. Gupta, A. Swarnkar, and K.R. Niazi, "Distribution network reconfiguration for power quality and 
reliability improvement using Genetic Algorithms", Int. J. Electr. Power Energy Syst., vol. 54, pp. 664–
671, 2014. 
[5] M.A. Kashem, G.B. Jasmon, A. Mohamed, and M. Moghavvemi, "Artificial neural network approach to 
network reconfiguration for loss minimization in distribution networks", Int. J. Electr. Power Energy 
Syst., vol. 20, no. 4, pp. 247–258, 1998. 
[6] W.C. Wu and M.S. Tsai, "Application of enhanced integer coded particle swarm optimization for 
distribution system feeder reconfiguration", IEEE Trans. Power Syst., vol. 26, no. 3, pp. 1591-1599, 2011. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
Số 21 57 
[7] R.A. Jabr, R. Singh, and B.C. Pal, "Minimum loss network reconfiguration using mixed-integer convex 
programming", IEEE Trans. Power Syst., vol. 27, no. 2, pp. 1106–1115, 2012. 
[8] J.A. Taylor and F.S. Hover,"‘Convex models of distribution system reconfiguration", IEEE Trans. Power 
Syst., vol. 27, no. 3, pp. 1407–1413, 2012. 
[9] M. Lavorato, S. Member, J.F. Franco, S. Member, and M.J. Rider, "Imposing Radiality Constraints in 
Distribution System Optimization Problems", vol. 27, no. 1, pp. 172-180, 2012. 
[10] J. Wang, H. Chiang, and G.R. Darling, "An Efficient Algorithm for Real-Time Network Reconfiguration in 
Large Scale Unbalanced Distribution Systems", vol. 11, no. 1, pp. 511-517, 1996. 
[11] V. Borozan, "Minimum loss reconfiguration of unbalanced distribution networks"’, IEEE Power Eng. 
Rev., vol. 17, no. 1, p. 64, 1997. 
[12] X. Wei and H. Bai, "Semi-definite programming-based method for security-constrained unit 
commitment with operational and optimal power flow constraints", Gener. Transm. Distrib. IET, vol. 1, 
no. 2, pp. 182–197, 2007. 
[13] J.A.M. Rupa and S. Ganesh, ‘Power Flow Analysis for Radial Distribution System Using Backward/ 
Forward Sweep Method’, vol. 8, no. 10, pp. 1628–1632, 2014. 
[14] A. Augugliaro, L. Dusonchet, S. Favuzza, M.G. Ippolito, and E.R. Sanseverino, "A backward sweep 
method for power flow solution in distribution networks", Int. J. Electr. Power Energy Syst., vol. 32, no. 
4, pp. 271–280, 2010. 
[15] T.N. Triều, T.V. Anh, and V.P. Tú,"Áp dụng phương pháp Backward/Forward cải tiến trong bài toán tối 
ưu lưới điện phân phối có kết nối nguồn điện phân tán", Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, 
vol. 2, no. 2, pp. 1-10, 2019. 
[16] Y. Zhou, Z. Li, H. Zhou, and R. Li, "The application of PSO in the power grid: A review The Application 
of PSO in the Power Grid : A Review", no. July, 2016. 
[17] T.T. Nguyen, A.V. Truong, and T.A. Phung, "A novel method based on adaptive cuckoo search for 
optimal network reconfiguration and distributed generation allocation in distribution network", Int. J. 
Electr. Power Energy Syst., vol. 78, pp. 801-815, 2016. 
Giới thiệu tác giả: 
Tác giả Trương Việt Anh tốt nghiệp Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh 
chuyên ngành hệ thống điện năm 1994, nhận bằng Thạc sĩ năm 1999 và Tiến sĩ năm 2004. 
Tác giả được phong học hàm Phó giáo sư chuyên ngành kỹ thuật điện năm 2014. Hiện nay 
tác giả công tác tại khoa Kỹ thuật điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Thành 
phố Hồ Chí Minh. 
Lĩnh vực nghiên cứu: ổn định hệ thống điện, FACTS, tái cấu trúc lưới điện, phân tích chế độ 
hệ thống điện, thị trường điện, tự động hóa lưới điện. 
Tác giả Nguyễn Tùng Linh tốt nghiệp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội ngành hệ thống 
điện năm 2005, nhận bằng Thạc sĩ năm 2010, bằng Tiến sĩ ngành kỹ thuật điều khiển tự 
động hóa năm 2018 tại Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam. Hiện tác giả là giảng 
viên Khoa Điều khiển và Tự động hóa, Trường Đại học Điện lực. 
Lĩnh vực nghiên cứu: hệ thống điện, ứng dụng AI cho hệ thống điện, lưới điện phân phối, 
tự động hóa hệ thống điện. 
Tác giả Tôn Ngọc Triều tốt nghiệp đại học và nhận bằng Thạc sĩ tại Trường Đại học Sư 
phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh năm 2005 và năm 2010. Hiện nay tác giả là giảng 
viên Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức, và là nghiên cứu sinh tại Trường Đại học Sư 
phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. 
Lĩnh vực nghiên cứu: tối ưu hóa thiết kế và vận hành lưới điện phân phối, năng lượng 
tái tạo. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
58 Số 21 
 . 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
(ISSN: 1859 - 4557) 
Số 21 59