Lựa chọn vị trí và dung lượng của thiết bị D-Statcom nhằm khắc phục sụt giảm điện áp ngắn hạn trên lưới phân phối điện 16 nút sử dụng thuật toán di truyền

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(126).2018, Quyển 1 79 
LỰA CHỌN VỊ TRÍ VÀ DUNG LƯỢNG CỦA THIẾT BỊ D-STATCOM NHẰM 
KHẮC PHỤC SỤT GIẢM ĐIỆN ÁP NGẮN HẠN TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN 
16 NÚT SỬ DỤNG THUẬT TOÁN DI TRUYỀN 
OPTIMIZING THE LOCATION AND SIZE OF D-STATCOM FOR VOLTAGE SAG 
MITIGATION IN 16 BUS DISTRIBUTION SYSTEM USING GENETIC ALGORITHM 
Nguyễn Văn Minh1, Bạch Quốc Khánh2 
1Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long; minhnv@vlute.edu.vn 
2Trường Đại học Bách khoa Hà Nội; khanh.bachquoc@hust.edu.vn 
Tóm tắt - Bài báo đề xuất một phương pháp mới nhằm lựa chọn 
vị trí và công suất của thiết bị D-Statcom trong lưới phân phối điện 
nhằm khắc phục hiện tượng sụt giảm điện áp ngắn hạn (SANH) do 
ngắn mạch. Việc lắp đặt D-Statcom được thực hiện trên quan điểm 
của bên cấp điện không chỉ để đảm bảo chất lượng điện năng 
(CLĐN) cho một phụ tải riêng lẻ mà cho phụ tải tại nhiều nút trên 
lưới điện. Lựa chọn tối ưu vị trí và công suất của D-Statcom được 
dựa trên cực tiểu hàm chi phí có xét đến đầu tư cho D-Statcom và 
chi phí phạt do SANH thông qua tổng độ lệch điện áp lưới. Mô 
phỏng tác dụng cải thiện SANH của D-Statcom được thực hiện 
nhờ phương pháp ma trận tổng trở nút. Bài báo sử dụng thuật toán 
di truyền giải bài toán tối ưu và ứng dụng cho lưới phân phối mẫu 
16 nút. Bài toán cũng xem xét các trường hợp tổng trở ngắn mạch 
và vị trí ngắn mạch để thấy ảnh hưởng của các yếu tố này đến kết 
quả tối ưu hóa vị trí của D-Statcom. 
Abstract - The paper introduces a novel method for optimization 
of D-Statcom’s location and size for mitigating voltage sags due to 
faults in distribution systems. D-Statcom installation is assumed to 
be made by the utility for improving the power quality for not only a 
single load, but also for various neighboring load buses in the 
system of interest. Optimally locating and sizing D-Statcom is 
based on the minimization of cost function considering either the 
investment in D-Statcomand the penalty for voltage sag in the form 
of system bus voltage deviation. Voltage sag mitigation is 
simulated by using the bus impedance method. The optimization 
problem is solved by Genetic Algorithm for the case study of a 
16 bus test distribution system. The paper also discusses cases of 
study on different short-circuit fault impedances (voltage sag 
levels) and fault positions to analyse their influences on the 
D-Statcom’s placement and size. 
Từ khóa - lưới phân phối; chất lượng điện áp; sụt giảm điện áp 
ngắn hạn; thiết bị điều hòa công suất D-Statcom; tối ưu hóa; giải 
thuật gen - GA. 
Key words - distribution system; power quality; voltage sag; 
Distribution Static Compensator-DVR; optimization; Genetic 
Algorithms - GA. 
1. Giới thiệu 
Theo IEEE1159, sụt giảm điện áp ngắn hạn (SANH) 
hay còn gọi là lõm điện áp (voltage sag, voltage dip) là hiện 
tượng chất lượng điện năng (CLĐN) mà trong đó trị số hiệu 
dụng của điện áp giảm xuống dưới 0,9 pu trong thời gian 
dưới 1 phút [1]. Ngắn mạch trong lưới điện, khởi động các 
động cơ công suất lớn, đóng điện không tải máy biến áp là 
các nguyên nhân chính dẫn đến SANH, trong đó ngắn 
mạch là nguyên nhân dẫn đến trên 90% các sự kiện SANH 
trong hệ thống điện. 
Ở Việt Nam, SANH được ghi nhận là nguyên nhân gây 
nên thiệt hại kinh tế lớn đối với nhiều phụ tải, đặc biệt là 
phụ tải công nghiệp. Đó là vì các thiết bị điện nhạy cảm với 
CLĐN nói chung và SANH nói riêng ngày càng được sử 
dụng nhiều trong lưới phân phối điện, đặc biệt là các thiết 
bị ứng dụng các linh kiện điện tử công suất. Việc đảm bảo 
CLĐN cho phụ tải có thể được thực hiện bởi cả khách hàng 
và bên cấp điện. Có nhiều giải pháp đảm bảo CLĐN đã 
được xem xét và việc sử dụng các thiết bị FACTS trong 
lưới phân phối (còn được gọi là D-FACTS) [2] là giải pháp 
ngày càng được bên cấp điện sử dụng khi giá thành của các 
thiết bị này giảm dần. Khi ứng dụng các thiết bị D-FACTS 
trong lưới phân phối, nếu đứng trên quan điểm của bên cấp 
điện (giả thiết là bên đầu tư cho giải pháp), một vấn đề luôn 
đặt ra là phải lựa chọn vị trí và công suất của thiết bị 
D-FACTS. Đây không phải nhiệm vụ dễ dàng vì các tham 
số trên phụ thuộc nhiều vào loại hiện tượng CLĐN, cấu 
trúc lưới điện và vị trí phụ tải được bảo vệ. Nhiệm vụ này 
thường sẽ khả thi hơn nếu chúng ta xét cho từng sự kiện 
CLĐN và từng loại thiết bị. 
Cho đến nay, việc xây dựng và giải bài toán tối ưu hóa 
vị trí đặt thiết bị D-FACTS trong lưới phân phối đã được 
giới thiệu trong một số nghiên cứu gần đây [3]. Các bài 
toán tối ưu thường được xây dựng để giải quyết một hoặc 
một vài hiện tượng CLĐN và cách tiếp cận phổ biến thường 
dưới dạng bài toán tối ưu đa mục tiêu [9, 10, 11, 12]. Bài 
báo [13] xem xét bài toán tương tự với DVR nhằm khắc 
phục SANH trong lưới phân phối 16 nút. Bài báo này vẫn 
tiếp tục xét hiện tượng CLĐN là SANH do ngắn mạch trên 
lưới phân phối và thiết bị D-FACT được xem xét là 
D-Statcom. Bài báo này xây dựng mô hình tính toán dòng 
điện bù của D-Statcom có xét đến tham số mức độ sụt giảm 
điện áp của SANH đối với lưới điện và đưa vào hàm mục 
tiêu của bài toán tối ưu lựa chọn vị trí và dung lượng 
D-Statcom. Mô hình bài toán được xây dựng cho trường 
hợp lưới phân phối mẫu 16 nút với các thông số có xem xét 
đến đặc điểm lưới phân phối tại Việt Nam. Hàm mục tiêu 
được xây dựng có xét chi phí đầu tư cho D-Statcom và chi 
phí do SANH thông qua độ lệch điện áp hệ thống trong thời 
gian tồn tại SANH. Phương pháp giải bài toán tối ưu được 
lựa chọn là thuật toán di truyền – một công cụ tìm kiếm đã 
được chứng minh là hiệu quả đối với lớp các bài toán tối 
ưu khó giải bởi các phương pháp giải tích, cho phép đạt tới 
lời giải tối ưu [8, 14]. Việc tính toán các thông số của lưới 
điện, tính toán hàm mục tiêu và giải bài toán tối ưu sử dụng 
công cụ tính toán dùng GA được thực hiện trong môi 
trường MatLab. Cùng với [13], nghiên cứu này cũng được 
xem là một trong những cố gắng đầu tiên tại Việt Nam 
80 Nguyễn Văn Minh, Bạch Quốc Khánh 
nhằm ứng dụng D-FACTS vào việc nâng cao CLĐN trong 
lưới phân phối. Bài báo cũng đề xuất việc đưa mô hình mô 
tả D-Statcom vào bài toán tối ưu để lựa chọn vị trí và công 
suất của thiết bị này trong những ứng dụng cụ thể. 
2. Các vấn đề liên quan 
2.1. Giới thiệu về bù tĩnh D-Statcom 
Thiết bị D-Statcom là một dạng thiết bị D-FACTS. 
Thiết bị này được kết nối song song với phụ tải cần bảo vệ 
hoặc song song với các nguồn gây ra các vấn đề CLĐN để 
hạn chế sự lan truyền các vấn đề CLĐN đó. Nhờ vậy, 
D-Statcom có thể khắc phục được các ảnh hưởng về CLĐN 
như biến thiên điện áp, không đối xứng điện áp, sóng hài 
và bù công suất phản kháng trên lưới điện [3, 4, 5]. 
Hình 1 minh họa nguyên lý bù điện áp của D-Statcom 
khi kết nối song song một D-Statcom với phụ tải nhạy cảm 
tại nút phụ tải kết nối với lưới điện (điểm kết nối chung - 
PCC). D-Statcom được kết nối thông qua máy biến áp kết 
nối. Zbus là tổng trở hệ thống điện (HTĐ) nhìn từ vị trí nút 
tải nhạy cảm. Điện áp tại nút nối với D-Statcom (VL) sẽ 
được so sánh với một giá trị chuẩn. Sự sai khác điện áp sẽ 
được bù bởi phản ứng của D-Statcom là bơm công suất vào 
hoặc tiêu thụ công suất phù hợp. 
Hình 1. Mô hình ứng dụng điển hình của D-Statcom 
2.2. Lưới phân phối mẫu 16 nút 
Bài báo này sử dụng lưới phân phối mẫu 16 nút (Hình 
2) làm đối tượng để minh họa hiện tượng sụt giảm điện áp 
ngắn hạn và xem xét các phương án đặt D-Statcom trong 
các trường hợp tối ưu được xác định bởi GA. 
Hình 2. Cấu hình mạng phân phối 16 nút lưới phân phối mẫu 
Mô hình lưới mẫu 16 nút được xây dựng dựa trên mô 
hình lưới phân phối mẫu 13 nút của IEEE nhưng có xem 
xét đến đặc điểm lưới phân phối điện Việt Nam với các 
mạch và phụ tải đều là 3 pha đối xứng. Yêu cầu chất lượng 
điện áp ở chế độ xác lập theo 39/2015/TT-BCT. Điện áp hệ 
thống là 1,05 pu. Công suất ngắn mạch của hệ thống được 
giả thiết là 150 kVA, các tham số được cho trong [13]. 
3. Xây dựng bài toán 
3.1. Mô tả bài toán ở các chế độ làm việc 
a. Chế độ xác lập 
Khi lưới hoạt động bình thường, điện áp tại các nút trên 
lưới đều lớn hơn 0,95 pu (Hình 3) theo đúng yêu cầu chất 
lượng điện áp tại Việt Nam. 
Hình 3. Phân bố điện áp nút trong chế độ làm việc bình thường 
b. Chế độ ngắn mạch 
Khi mô tả sự kiện SANH do sự cố ngắn mạch trên lưới 
điện, bài báo giả thiết ngắn mạch 3 pha với tổng trở sự cố 
Zf = Rf+jXf(Ω), kết quả tính các điện áp nút thông qua 
chương trình tính toán ngắn mạch được lập trong Matlab 
theo từng trường hợp của kịch bản phân tích ở Mục 4. 
Để khắc phục SANH trên toàn bộ lưới điện, bài báo 
xem xét việc đặt một thiết bị D-Statcom. Vị trí và công suất 
của D-Statcom là mục tiêu phải tính toán. Về mặt lý thuyết, 
ứng với mỗi vị trí đặt D-Statcom, công suất D-Statcom 
được tính theo phương pháp xếp chồng [15] như sau: 
Hình 4. Sơ đồ lưới điện 1 nút phụ tải có đặt D-Statcom 
Trong trường hợp đơn giản, Hình 4a là sơ đồ mô tả lưới 
điện một nguồn và có bù điện áp bởi D-Statcom tại nút phụ 
tải. ZNg là tổng trở nguồn điện. Zt. là tổng trở phụ tải. Nhờ 
có D-Statcom bơm dòng điện Istat.i vào lưới, điện áp tại nút 
tải (cũng là nút nối với D-Statcom) có thể được bù đến giá 
trị Ut. Để tính trị số dòng điện Istat, ta có thể coi mạch 4a là 
xếp chồng của mạch 4b và mạch 4c. Trong đó, mạch 4b mô 
tả lưới điện chưa xét D-Statcom. Khi đó điện áp tại nút tải 
là USANH. Mạch 4c là sơ đồ lưới điện không xét nguồn lưới. 
Khi đó chỉ xét mạch bù điện áp Ut ( Ut = Ut – USANH) nhờ 
D-Statcom bơm dòng Istat. Như vậy ta có thể tính được dòng 
điện của D-Statcom như sau: 
 Istat =
∆Ut
Zth
=
Ut − USANH
Zth
 (1) 
Trong đó 
Zth: Tổng trở Thevenin của lưới điện nhìn từ nút tải 
(theo Hình 4c gồm ZNg song song Zt); 
Ut: Điện áp nút tải sau khi có đặt D-Statcom, được giả 
thiết sẽ trong vùng điện áp an toàn của đặc tính chịu điện 
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(126).2018, Quyển 1 81 
áp của thiết bị điện. Với lưới phân phối, thời gian tồn tại 
SANH chính là thời gian làm việc của bảo vệ, chủ yếu là 
bảo vệ quá dòng với thời gian trên 30 chu kỳ. Do đó, nếu 
giả sử đặc tính chịu điện áp của phụ tải là đường ITIC theo 
[17, trang 42], thì: 
 0,8 ≤ Ut ≤ 1,1 (3) 
Ta có thể chọn Ut = 1. 
Thực tế, đối với lưới điện như lưới mẫu 16 nút, việc 
tính Istat cũng theo nguyên tắc xếp chồng dựa trên định lý 
Thevenin đối với ma trận tổng trở nút như sau [16]: 
Hình 5. Lưới điện mô tả theo tổng trở nút và 
 xét một D-Statcom nối vào nút k 
Giả sử trạng thái ban đầu là khi lưới ngắn mạch, chưa 
xét D-Statcom, ta có phương trình điện áp nút: 
 [𝑈0] = [𝑍𝑏𝑢𝑠] × [𝐼
0] (4) 
Trong đó: 
[𝑈0]: Ma trận điện áp nút ở trạng thái ban đầu (SANH 
tại các nút trên lưới điện khi có ngắn mạch); 
[𝐼0]: Ma trận dòng điện bơm vào các nút ở trạng thái 
ban đầu; 
[𝑍𝑏𝑢𝑠]: Ma trận tổng trở nút của lưới điện. [𝑍𝑏𝑢𝑠] được 
tính từ ma trận tổng dẫn nút: [𝑍𝑏𝑢𝑠] = [𝑌𝑏𝑢𝑠]
−1. 
Cũng cần lưu ý rằng, điểm ngắn mạch cũng có thể được 
giả thiết là phụ tải với tổng trở phụ tải chính là tổng trở 
ngắn mạch Zf. 
Khi có xét D-Statcom, tương tự như khi ta bơm dòng 
∆𝐼𝑘 = 𝐼𝑠𝑡𝑎𝑡 vào nút k thì phương trình điện áp nút của lưới 
điện được tính như sau theo định lý Thevenin: 
[𝑈] = [𝑍𝑏𝑢𝑠] × ([𝐼
0] + [∆𝐼]) (5) 
 = [𝑍𝑏𝑢𝑠] × [𝐼
0] + [𝑍𝑏𝑢𝑠] × [∆𝐼] 
 = [𝑈0] + [∆𝑈] 
trong đó [∆𝑈] = [𝑍𝑏𝑢𝑠] × [∆𝐼] (6) 
hay là: 
[
∆𝑈1
⋯
∆𝑈𝑘
⋯
∆𝑈𝑛]
= [𝑍𝑏𝑢𝑠] ×
[
0
0
∆𝐼𝑘
0
0 ]
=
[
𝑍1𝑘
⋯
𝑍𝑘𝑘
⋯
𝑍𝑛𝑘]
× 𝐼𝑠𝑡𝑎𝑡 (7) 
Trong đó: 
∆Ui: Độ tăng điện áp nút i, i= 1, n khi bơm thêm dòng 
∆Ik vào nút k (Istat). 
Vì chỉ xét 1 D-Statcom nên ma trận dòng bơm thêm vào 
các nút [∆I] chỉ có phần tử ∆Ik ≠ 0, còn các phần tử khác 
đều bằng 0. 
Giả thiết điện tại nút k nối với D-Statcom sẽ tăng từ 
Uk
0 = USANH.k lên đến Uk = 1. Thế thì dòng điện Istat của 
D-Statcom tương ứng sẽ là: 
Istat = ∆Ik =
∆Uk
Zkk
=
1
Zkk
∙ (1 − USANH.k) (8) 
và suy ra công suất của D-Statcom sẽ là: 
 Sstat.k = Uk × Istat (9) 
Cũng từ đó suy ra độ tăng điện áp tại các nút i (i=1-n; 
i k) khi lưới có D-Statcom sẽ được tính như sau: 
Ui = ∆Ui + Ui
0 = Zik × Istat + USANH.i (10) 
Tất cả các tính toán như mô tả lưới Zbus, tính toán công 
suất Sstat của D-Statcom và kiểm tra độ lệch điện áp khi có 
lắp đặt D-Statcom trên lưới được lập trình trong Matlab. 
3.2. Xây dựng bài toán tối ưu 
Trong nghiên cứu này, bài toán xác định vị trí và công 
suất của D-Statcom tối ưu được xây dựng có dạng (11), 
trong đó có xét chi phí đầu tư cho D-Statcom và chi phí 
phạt do CLĐN xấu (do SANH) thông qua tổng độ lệch điện 
áp lưới điện trong thời gian tồn tại SANH: 
 f = C1 × Sstat + C2 × ∆U ⇒ Min (11) 
Trong đó: 
C1: Suất đầu tư cho 1 kVA thiết bị D-Statcom 
 C1 = Cm + Clđ (12) 
Cm: Suất chi phí mua thiết bị D-Statcom (USD/kVA), 
Clđ: Suất chi phí cho lắp đặt D-Statcom (USD /kVA), 
C2: Suất thiệt hại do độ lệch điện áp lưới (USD /p.u), 
Sstat: Công suất D-Statcom (kVA) được tính theo (9), 
ΔU: Tổng độ lệch điện áp (p.u). 
Độ lệch điện áp của lưới điện xét đến toàn bộ các độ lệch 
điện áp nút trên lưới điện đang xét và được tính bằng trung 
bình nhân của độ lệch điện áp n nút trên lưới điện: 
 ΔU = √∑ (Uref − Ui)2
n
i=1 (13) 
Trong đó: 
Uref: Điện áp tiêu chuẩn của lưới điện, lấy bằng 1 p.u. 
Ui: Điện áp nút i sau khi lưới có đặt bù với D-Statcom. 
Điện áp các nút trên lưới Ui khi có D-Statcom được xác 
định theo (10). 
Trong bài báo, các tham số sau được giả thiết cho tính toán: 
- Suất chi phí đầu tư và lắp đặt D-Statcom: 
CD = 400 USD/kVA; Clđ = 10 USD/kVA, 
- Suất chi phí độ lệch điện áp lưới điện: C2 = 150 USD/p.u. 
- Công suất cơ sở của D-Statcom: 1 p.u. = 100 kVA. 
Bài toán (11) là bài toán tối ưu, trong đó ẩn là vị trí và 
công suất của D-Statcom được xác định tương ứng một sự 
kiện ngắn mạch nhất định. Các phương án cần xem xét là 
các vị trí đặt D-Statcom. Ứng với mỗi vị trí đặt ta sẽ tính 
được một công suất D-Statcom tương ứng theo đặc trưng 
biên độ điện áp của SANH tại vị trí đó (USANH.k) theo (8). 
Nghiệm của bài toán là chọn được một vị trí tối ưu để ứng 
với vị trí đó, công suất D-Statcom Sstat và tổng độ lệch điện 
áp của lưới điện ∆U tương ứng sẽ cực tiểu hóa hàm mục 
tiêu (11). 
Có thể có nhiều cách giải bài toán tối ưu trên. Bài báo 
này sử dụng thuật toán GA. Các tính toán lập trình và sử 
82 Nguyễn Văn Minh, Bạch Quốc Khánh 
dụng các công cụ tính toán được thực hiện trong MatLab. 
3.3. Giới thiệu về giải thuật GA áp dụng [12, 14] 
Thuật toán di truyền là một kỹ thuật tìm kiếm tổng thể để 
giải các bài toán tối ưu, dựa trên lý thuyết chọn lọc tự nhiên, 
quá trình động lực cho sự tiến hóa của sinh vật. Thuật toán 
di truyền đã chứng tỏ là một công cụ rất hiệu quả cho các bài 
toán điều khiển vận hành hệ thống điện. Khả năng mạnh hơn 
về tìm kiếm xác suất (stochastic heuristic search) cũng như 
khả năng hội tụ dễ dàng, ứng dụng cho nhiều dạng bài toán 
tối ưu đã làm cho GA là một lựa chọn tốt để giải các bài toán 
tối ưu [7, 8]. Nó đã được tìm thấy là sự lựa chọn đúng để đạt 
được giá trị tối ưu toàn cục. 
Hình 6. Các bước thực hiện thuật toán GA 
Bài toán lựa chọn vị trí và công suất D-Statcom trong 
lưới phân phối cũng là trường hợp ứng dụng phù hợp của 
GA. Các bước chính của thuật toán GA để giải bài toán 
chọn vị trí và công suất D-Statcom nhằm cải thiện điện áp 
lưới khi có ngắn mạch được cho ở Hình 6. 
Mỗi nhiễm sắc thể là một tập hợp 16 bit nhị phân ứng 
với 16 nút lưới, trong đó 0 là nút không nối với D-Statcom, 
1 là có nối với D-Statcom. Trình tự giải tương tự như ứng 
dụng thuật toán GA trong [13]. 
4. Phân tích kết quả 
4.1. Các trường hợp nghiên cứu và kết quả 
- Vị trí 01 thiết bị D-Statcom lắp đặt bất kỳ tại các nút 
trong lưới trừ nút gần nguồn. 
- Sự kiện ngắn mạch ba pha qua tổng trở sự cố Zf khác 
nhau sẽ cho dữ liệu điện áp sự cố trên lưới phân phối 16 nút 
tương ứng khác nhau và hàm mục tiêu có giá trị khác nhau. 
Trong nghiên cứu này, Zf được chọn sao cho biên độ điện áp 
tại các điểm nút riêng lẻ, kể cả nút sự cố lớn hơn 0,5 pu. Bài 
báo xét hai phương án tổng trở sự cố và hai phương án vị trí 
sự cố để xem xét ảnh hưởng của các yếu tố này. 
4.2. Trường hợp 1 
Chọn Zf = 0,8 + j0,5 (Ω), ngắn mạch tại nút 10. Điện áp 
các nút của lưới điện ở chế độ ngắn mạch ứng với việc có 
và không lắp đặt D-Stacom như Hình 7. 
Hình 7. Điện áp trước và sau khi lắp D-Statcom 
Ví trí tối ưu để đặt D-Statcom cũng với công suất và 
hàm chi phí trong trường hợp này được cho ở Bảng 1. Ở vị 
trí đặt bù là nút 16, điện áp được giả thiết bù lên đến 1 để 
xác định dòng điện và công suất của D-Statcom theo thuật 
toán được giới thiệu ở (8). 
Bảng 1. Các thông số khi có D-Statcom lắp đặt 
Vị trí đặt tối ưu Nút 16 
Giá trị hàm Fmin 4147,4 (USD) 
Công suất (pu) 0,6641pu 
4.3. Trường hợp 2 
Chọn Zf = 0,4 +j0,3 (Ω). Sự cố vẫn xét tại nút 10. Điện 
áp các nút của lưới điện ở chế độ ngắn mạch ứng với việc 
có và không lắp đặt D-Stacom như Hình 8. 
Hình 8. Điện áp trước và sau khi lắp D-Statcom 
Ví trí tối ưu để đặt D-Statcom cũng với công suất và 
hàm chi phí trong trường hợp này được cho ở Bảng 2. 
Bảng 2. Các thông số khi có lắp đặt D-Statcom 
Vị trí đặt tối ưu Nút 16 
Giá trị hàm Fmin 5109,6 (USD) 
Công suất (pu) 0,9354pu 
4.4. Trường hợp 3 
Chọn Zf = 0,4 +j0,3 (Ω), ngắn mạch bây giờ xét tại nút 
13. Điện áp các nút của lưới điện ở chế độ ngắn mạch ứng 
với việc có và không lắp đặt D-Stacom như Hình 9. 
Kết thúc 
Khởi tạo dân số 
Tính toán giá trị mục tiêu cho 
từng nhiễm sắc thể tương ứng 
Kiểm tra điều 
kiện dừng 
Lựa chọn những 
cá thể tốt 
Tạo nhiễm sắc thể mới dựa 
trên toán tử gen di truyền 
Quá trình lai tạo 
Quá trình đột biến 
Bắt đầu 
Đ 
S 
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(126).2018, Quyển 1 83 
Hình 9. Điện áp trước và sau khi lắp D-Statcom 
Ví trí tối ưu để đặt D-Statcom cũng với công suất và 
hàm chi phí trong trường hợp này được cho ở Bảng 3. 
Bảng 3. Các thông số khi có D-Statcom lắp đặt 
Vị trí đặt tối ưu Nút 5 
Giá trị hàm Fmin 6119,5 (USD) 
Công suất (pu) 1,0263pu 
Một số nhận xét chính: 
Từ các Hình 7, 8 và 9, rõ ràng điện áp được cải thiện rõ 
nét khi có lắp đặt các D-Statcom vào các vị trí tối ưu. Ứng 
với tổng trở sự cố khác nhau, D-Stacom sẽ bơm các giá trị 
dòng điện tương ứng để cải thiện điện áp toàn lưới. Tổng trở 
ngắn mạch càng nhỏ gây sụt áp càng sâu thì yêu cầu 
D-Stacom bơm công suất càng lớn và chi phí đầu tư lớn, như 
trong Bảng 1 (Sstat =0,6641pu) và Bảng 2 (Sstat =0,9354pu) 
tương ứng với Zf =0,8+j0,5 (Ω) và Zf =0,4+j0,3 (Ω) và ngược 
lại. Khi có D-Statcom lắp vào lưới với công suất tối ưu, hầu 
như tất cả các phụ tải kết nối vào lưới này đều vượt qua sự 
kiện SANH. Các kết quả cũng cho thấy ở cả ba trường hợp 
hầu như tất cả các nút đều an toàn trong suốt sự kiện SANH. 
Các Bảng 1 và 3 cho thấy chi phí D-Statcom khác nhau 
khi vị trí sự cố khác nhau. Do đó, nghiên cứu này sẽ có tính 
thực tiễn khi giả thiết sự cố chỉ xảy ra ở một số vị trí nhất 
định gần nhau trên lưới. Khi đó ta sẽ có phương án đặt 
D-Statcom để hiệu quả bảo vệ là tốt nhất cho cả lưới điện. 
5. Kết luận 
Bài báo đã trình bày bài toán tối ưu hóa dùng giải thuật 
GA để xác định vị trí và công suất D-Statcom nhằm cải 
thiện chất lượng điện áp trong lưới phân phối mẫu 16 nút, 
điển hình cho lưới phân phối Việt Nam. Hàm chi phí có xét 
đến đầu tư cho D-Statcom (trong đó công suất được chọn 
phụ thuộc vào đặc tính biên độ của SANH từ phương trình 
ma trận tổng trở nút) và chi phí phạt do tổng độ lệch điện 
áp của lưới do SANH. Các tính toán được thực hiện trên 
phần mềm Matlab. Các kết quả đã được phân tích, đánh giá 
để thấy được hiệu quả cải thiện SANH mang tính hệ thống 
khi sử dụng D-Statcom. 
Với kết quả đạt được như trên, góp phần khẳng định việc 
lắp đặt các thiết bị D-Statcom vào lưới phân phối có ý nghĩa 
kinh tế và đảm bảo chất lượng điện áp cho các tải nhạy cảm 
ngày càng đòi hỏi nguồn cấp ổn định và đảm bảo CLĐN. 
Để phân tích CLĐN, ý nghĩa khi lắp D-Statcom vào hệ 
thống điện ngoài việc cải thiện điện áp còn có ảnh hưởng 
thế nào về sóng hài trong lưới, là một trong những nghiên 
cứu tiếp theo trong thời gian tới. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] IEEE Std. 1159-2009, IEEE Recommended Practice for Monitoring 
Power Quality, IEEE, 2009. 
[2] A. Ghosh and G. Ledwich, Power Quality Enhancement Using 
Custom Power Devices, Kluwer Academic Publishers, London, 2002. 
[3] M. Farhoodnea, A. Mohamed, H. Shareef, H. Zayandehroodi, “A 
Comprehensive Review of Optimization Techniques Applied for 
Placement and Sizing of Custom Power Devices in Distribution 
Networks”, PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-
2097, R. 88 NR 11a/2012. 
[4] Nguyen Van Minh, Bach Quoc Khanh, Pham Viet Phuong, “On a 
MATLAB/SIMULINK Comparative Simulation of Voltage Sag 
Mitigation in IEEE 13-Bus Distribution Test Feeder by DVR and D-
Statcom”, Journal of Science and Technology, English version, 
Hanoi University of Industry, No 43, 2017, pp. 25-30. 
[5] S. A. Taher, S. A. Afsari, “Optimal Location and Sizing of 
DSTATCOM in Distribution Systems by Immune Algorithm”, 
ScientDirect, International Journal of Electrical Power & Energy 
Systems, Vol. 60, September 2014, pp. 34–44. 
[6] S. M. S. Hussain, M. Subbaramiah, “An Analytical Approach for 
Optimal Location of D-Statcom in Radial Distribution System”, 
IEEE proceedings, ICEETS 2013, 10-12 April, 2013, pp.1365–1369 
Nagercoil, India. 
[7] T. Gozel, U. Eminoglu, “A Tool for Voltage Stability and 
Opyimization in Radial Distribution System Using Matlab GUI”, 
Science Direct, Simulation Modelling Practice and Theory, Vol. 16, 
Iss. 5, 2008, pp. 505-518. 
[8] Mr. Manish Gupta, Dr. Balwinder Singh Surjan, “Optimal Sizing 
and Placement of Capacitors for Loss Minimization In 33-Bus 
Radial Distribution System Using Genetic Algorithm in MATLAB 
Environment”, International Journal of Advanced Research in 
Computer Engineering & Technology (IJARCET), Vol. 1, Iss. 8, 
October 2012, pp. 122-127. 
[9] Yan Zhang, Jovica V. Milanovic, “Global Voltage Sag Mitigation 
With FACTS-Based Devices”, IEEE Transactions on Power 
Delivery, Vol. 25, Iss. 4, Oct. 2010, pp. 2842-2850. 
[10] C. S. Chang & S. W. Yang, “TABU Search Application for Optimal 
Multi-objective Planning of Dynamic Voltage Restorer”, IEEE 
Proceedings, IEEE PES WM 2000, Vol. 4, Jan. 2000, pp.2751-2756. 
[11] M. A. Ali, Manoj Fozdar, K. R. Niazi, A. R. Phadke, “Optimal 
Placement of Static Compensators for Global Voltage Sag 
Mitigation and Power”, Research Journal of Applied Sciences, 
Engineering and Technology, 10(5), 2015, pp. 484-494. 
[12] Bruno Canizes, João Soares, Zita Valeand Cristina Lobo, “Optimal 
Approach for Reliability Assessment in Radial Distribution 
Networks”, IEEE Systems Journal, Vol. 11, Iss. 3, Sept. 2017, pp. 
1846-1856. 
[13] Nguyen Van Minh, Bach Quoc Khanh, Pham Viet Phuong, “Lựa 
chọn vị trí và dung lượng của thiết bị điều áp động (DVR) nhằm hạn 
chế hậu quả của sụt giảm điện áp ngắn hạn trên lưới phân phối 16 
nút bằng thuật toán GA”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học 
Đà Nẵng, Số 11(120), 2017, trang 67-72. 
[14] L. Davis, Handbook of Genetic Algorithms, Van Nortrand Reinhold, 1991. 
[15] Math H. J. Bollen, Understanding Power Quality Problems: Voltage 
Sags and Interruptions, IEEE Press, John Wiley& Sons, Inc, 2000. 
[16] J. J. Grainger, W. D. Stevenson, Power System Analysis, McGraw-
Hill, Inc. 1994. 
[17] R. C. Dugan, M. F. McGranaghan, S. Santoso, H. W. Beauty, 
Electric Power System Quality, McGraw Hill, 2004.
(BBT nhận bài: 07/4/2018, hoàn tất thủ tục phản biện: 03/5/2018)