Đề tài luận văn: NGHIÊN CỨU PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRÊN CƠ SỞ DÒNG NHÁNH ÁP DỤNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI SỬ DỤNG TCSC

Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 5

Chương I
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
1.1 Lý do chọn đề tài
Phân bố công suất là bài toán quan trọng trong quy hoạch, thiết kế phát triển hệ
thống trong tương lai cũng như trong việc xác định chế độ vận hành tốt nhất của hệ
thống hiện hữu. Thông tin chính có được từ việc khảo sát phân bố công suất là trị số
điện áp và góc pha tại các thanh cái, dòng công suất tác dụng và công suất phản
kháng trên các nhánh. Tuy vậy, nhiều thông tin phụ thêm cũng được tính toán bằng
chương trình máy tính.
Với nhiều ưu điểm nổi bật như dễ dàng chuyển đổi sang dạng năng lượng khác,
dễ dàng trong sản xuất, truyền tải và sử dụng. Do đó, điện năng là dạng năng lượng
được sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất trên thế giới. Vì vậy, hệ thống điện của mỗi
quốc gia ngày càng phát triển để đáp ứng sự phát triển lớn mạnh của nền kinh tế xã
hội. Cùng với xu thế toàn cầu hoá nền kinh tế, hệ thống điện cũng đã, đang và hình
thành các mối liên kết giữa các khu vực trong mỗi quốc gia, giữa các quốc gia trong
khu vực hình thành nên hệ thống điện hợp nhất có quy mô rất lớn về công suất giới
hạn.
Theo dự báo của lưới điện Quốc gia ngành điện vẫn còn thiếu điện, cả công suất
tác dụng và công suất phản kháng. Mặt khác, hiện nay nhiều nhà máy ngoài ngành
điện, vì lợi ích cục bộ, chủ yếu phát công suất tác dụng lên lưới, gây thiếu hụt công
suất phản kháng rất lớn cho hệ thống. Trong thời gian gần đây, dư luận quan tâm
nhất là vấn đề thiếu điện và tăng giá điện. Để góp phần giải quyết hai vấn đề này,
ngành điện đang tích cực bù công suất phản kháng lưới điện phân phối:
- Bù công suất phản kháng sẽ tăng công suất phát cho các nhà máy điện, tăng
khả năng tải cho các phần tử mang điện, giảm tổn thất công suất góp phần khắc
phục thiếu điện.
- Bù công suất phản kháng sẽ giảm chi phí đầu tư nguồn và nâng cấp lưới

điện, giảm tổn thất điện năng góp phần bình ổn giá điện.
Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật điện tử, công nghiệp chế
tạo các linh kiện bán dẫn công suất lớn và kỹ thuật đo lường điều khiển trong hệ
thống điện, các thiết bị bù dọc và bù ngang điều chỉnh nhanh bằng thyristor hay
triắc đã được ứng dụng và mang lại hiệu quả cao trong việc nâng cao ổn định chất
lượng điện áp cũng như điều khiển dòng công suất của hệ thống điện. Các thiết bị
thường dùng là: thiết bị bù tĩnh có điều khiển (SVC), thiết bị điều khiển dòng công
Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 6

suất (UPFC), thiết bị bù dọc điều khiển bằng Thyristor (TCSC), … Các thiết bị này
cho phép chúng ta vận hành hệ thống điện một cách linh hoạt, hiệu quả cả trong chế
độ bình thường hay sự cố nhờ khả năng điều chỉnh nhanh công suất phản kháng và
các thông số khác (trở kháng, góc pha) của chúng.
Việc nghiên cứu thiết bị bù dọc TCSC có điều khiển với việc nâng cao ổn định
và khả năng truyền tải của hệ thống điện Việt Nam là rất cần thiết. Khả năng truyền
tải của lưới điện phân phối và các tiêu chí kỹ thuật liên quan như điện áp vận hành,
ổn định, tổn thất công suất trên đường dây, là những vấn đề được các nhà nghiên
cứu, kỹ sư thiết kế, vận hành đặt biệt quan tâm. TCSC có khả năng thay đổi nhanh
chóng tổng trở đường dây. Vì vậy, việc lắp đặt TCSC ở một số nút quan trọng là
giải pháp hữu hiệu để tăng khả năng truyền tải và phân phối của lưới điện. Nhằm
mở ra một hướng mới trong việc áp dụng các phương pháp điều chỉnh, điều khiển
hoạt động của hệ thống điện. Bản luận văn sẽ nghiên cứu việc sử dụng TCSC và áp
dụng tính toán phân bố công suất trên lưới điện phân phối 22 kV Việt Nam bằng
phương pháp dòng nhánh (LFB), phương pháp Newton – Raphson và phương pháp
Gauss – Seidel.
1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
− Đối tượng nghiên cứu: Nguyên lý làm việc và mô hình thiết bị TCSC.
− Phạm vi nghiên cứu: Tính toán phân bố công suất của hệ thống điện có sử dụng

TCSC bằng phương pháp dòng nhánh.
1.3 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu.
− Nghiên cứu nguyên lý làm việc và mô hình thiết bị TCSC.
− Xây dựng thuật toán tính toán phân bố công suất của hệ thống điện có sử dụng
thiết bị TCSC.
− Ứng dụng thuật toán mới xây dựng tính toán phân bố công suất hệ thống điện
phân phối có sử dụng thiết bị TCSC.
Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 7

1.4 Phương pháp nghiên cứu.
− Trên cơ sở lý thuyết phương pháp dòng nhánh và mô hình tính toán của thiết bị
TCSC, tiến hành xây dựng thuật toán tính toán phân bố công suất của hệ thống
điện phân phối có sử dụng thiết bị TCSC.
− Tính toán một số sơ đồ mẫu để kiểm tra tính đúng đắn của thuật toán.
1.5 Bố cục luận văn
Luận văn được trình bày theo các phần sau:
Chương 1: Giới thiệu tổng quan.
Chương 2: Tổng quan về vấn đề sử dụng thiết bị TCSC trong hệ thống điện.
Chương 3: Nguyên lý làm việc và mô hình của thiết bị TCSC.
Chương 4: Phân bố công suất trong hệ thống điện.

Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 8

CHƯƠNG II
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ SỬ DỤNG THIẾT BỊ
FACTS TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
2.1 Khái quát sự hình thành và phát triển của hệ thống truyền tải điện xoay
chiều linh hoạt ( FACTS ).
Trước đây các thiết bị bù thường không có tự động điều chỉnh điện áp, hoặc có
điều chỉnh nhưng rất chậm (máy bù đồng bộ) hoặc bù từng nấc. Với sự phát triển
vượt bậc trong lĩnh vực điều khiển tự động, đặc biệt kỹ thuật điện tử công suất như
thyristor công suất lớn đó cho phép thực hiện các thiết bị bù điều khiển nhanh, thực

tế các thiết bị bù dùng thyristor có thể thay đổi công suất từ 0 đến trị số định mức
không quá 1/4 chu kỳ tần số điện công nghiệp.
FACTS là hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt sử dụng thiết bị điện tử
công suất hoạt động ở chế độ tự động với dòng điện và điện áp cao, cho phép điều
khiển bù công suất phản kháng gần như tức thời, ngăn cản dao động để ổn định điện
áp, hệ số công suất của hệ thống một cách nhanh chóng.
Mặt khác việc định hướng phát triển hệ thống được căn cứ trên cơ sở dự báo phụ
tải, tuy nhiên trong quá trình vận hành không phải lúc nào cũng đảm bảo cân bằng
giữa cung và cầu dẫn đến tình trạng hệ thống điện sẽ có thời điểm bị quá tải. Thêm
vào đó, do khả năng tải của đường dây bị giới hạn bởi các yếu tố nhiệt độ, điện
dung và độ ổn định, nếu không có sự điều khiển hợp lý, sẽ không tận dụng hết khả
năng tải của các đường dây. Việc sử dụng thiết bị FACTS sẽ góp phần giải quyết
việc vận hành hệ thống điện một cách khoa học, nâng cao hiệu quả đường dây tải
điện hiện có, đáp ứng yêu cầu thực tế đặt ra. Đặc biệt ở những nơi yêu cầu về cung
cấp điện an toàn và tin cậy.
2.2 Lợi ích khi sử dụng thiết bị FACTS
Sử dụng thiết bị FACTS có các ưu điểm sau:
− Nâng cao khả năng giữ ổn định điện áp, giảm dao động công suất làm cho
việc vận hành HTĐ linh hoạt và hiệu quả hơn.
− Điều khiển trào lưu công suất phản kháng theo yêu cầu.
− Tăng khả năng tải của đường dây gần tới giới hạn nhiệt.
− Tăng độ tin cậy, giảm tổn thất hệ thống.
Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 9

Tuy nhiên giá thành các thiết bị FACTS là rất cao so với khả năng tài chính
nước ta hiện nay. Do đó, khi nghiên cứu áp dụng thiết bị FACTS cần phải phân tích
các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật để lựa chọn giải pháp phù hợp.
2.3 Phân loại thiết bị FACTS

2.3.1 Thiết bị bù ngang (Shunt Devices): Loại thiết bị này cho phép thay đổi tổng
trở đường dây bằng tụ điện, điện kháng, hoặc biến đổi nguồn có tần số bằng
tần số lưới nhờ thiết bị bán dẫn công suất. Về nguyên lý, tất cả các thiết bị
điều khiển nối tiếp chỉ cung cấp hoặc tiêu thụ công suất phản kháng biến đổi.
2.3.1.1 SVC (Static Var Compensator)
Thiết bị bù tĩnh điều khiển bằng thyristor SVC dựa trên các thyristors mà
không có khả năng tắt cổng G được coi là một bộ lọc (bộ giảm chấn, bộ giảm
xung) hoặc máy phát điện VAR tĩnh được kết nối song song. Ngõ ra của chúng
được điều chỉnh để trao đổi dòng điện điện dung hay điện cảm. Là một thành phần
quan trọng để điều chỉnh điện áp, nó thường được cài đặt tại thanh cái nhận. Trong
cách trình bày này, SVC đã được coi là một nhánh song song với một công suất bù
phản kháng Q
SC
được lắp đặt bằng các điện nạp cuộn cảm và điện dung sẵn có.
2.3.1.2 STATCOM
STATCOM là một thiết bị chuyển đổi nguồn áp (VSI-Voltage –Source
Inverter), nó chuyển đổi nguồn điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều để bù
công suất tác dụng hoặc công suất phản kháng cho hệ thống. STATCOM là một
thiết bị bù ngang, nó điều khiển điện áp tại vị trí nó lắp đặt đến giá trị cài đặt (Vref)
thông qua việc điều chỉnh điện áp và góc pha từ STATCOM.
Bằng cách khống chế điện áp của STATCOM, cùng pha với điện áp hệ thống,
nhưng có biên độ lớn hơn, dòng điện và công suất phản kháng chạy từ STATCOM
vào hệ thống, để nâng điện áp lên. Ngược lại, nếu điều khiển điện áp của
STATCOM thấp hơn điện áp hệ thống, dòng điện và dòng công suất chạy từ lưới
vào STATCOM, do vậy hạn chế quá điện áp trên lưới điện.
Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 10

2.3.2 Thiết bị bù dọc (Series Devices):

Loại thiết bị này cho phép thay đổi tổng trở, thay đổi nguồn hoặc kết hợp cả
hai. Tất cả các thiết bị điều khiển song song bù dòng điện vào hệ thống tại điểm nút.
2.3.2.1 TCSC ( Thyristor Controlled Series Capacitor )
Bộ bù dọc điều khiển bằng Thyristor (TCSC) được định nghĩa như là một bộ
bù dung kháng, trong đó bao gồm một dàn tụ điện được nối song song với một điện
cảm được điều khiển bằng thyristor để cung cấp một dung kháng (tổng trở) bù dọc
thay đổi một cách nhẹ nhàng. Trong nghiên cứu dòng công suất xác lập, TCSC có
thể được coi như một cuộn cảm hoặc tụ điện tĩnh cung cấp một điện kháng -jx
c
với
một đường dây truyền tải l được bù dọc được thay thế bằng cách gộp các thông số
tương đương hình π thành một khối. Trong hầu hết các trường hợp, các điện nạp
shunt này của một nhánh thường được bỏ qua. Vì vậy, tụ điện tĩnh của TCSC sẽ
được nối trực tiếp với trở kháng đường dây.
Bộ bù dọc điều khiển bằng Thyristor (TCSC) được kết nối nối tiếp với
đường dây. Tác dụng của TCSC trong lưới điện được xem như điện kháng có khả
năng điều khiển được lắp đặt trên đường dây truyền tải để bù trừ điện kháng cảm
ứng của đường dây. Do đó, làm giảm điện kháng của đường dây, tăng công suất
truyền trên đường dây và làm giảm tổn thất công suất phản kháng. Các bộ tụ nối
tiếp còn góp phần cải thiện điện áp đường dây.
2.3.2.2 TCVR (Thyristor Controlled Voltage Regulator)
TCVR được coi như bộ điều chỉnh điện áp thông thường. Nó có thể thay đổi cường
độ điện áp một cách mềm mại với một đầu ra thay đổi trong phạm vi cho phép từ
α
min
<α
i
<α
max
. Một mô hình tĩnh của TCVR với một tỷ số phân nhánh được kết nối

với một trở kháng nối tiếp của đường dây phân phối.

Hình 2.1. Mô hình tĩnh của TCVR
Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 11

2.3.3 Thiết bị bù kết hợp nối tiếp - nối tiếp (Combined series – series Devices)
Đây là sự kết hợp các thiết bị điều khiển nối tiếp riêng rẽ, có cùng cách thức
điều khiển được sử dụng trong hệ thống nhiều dây dẫn hoặc có thể là thiết bị điều
khiển hợp nhất. Trong những thiết bị điều khiển nối tiếp công suất phản kháng được
bù độc lập cho mỗi đường dây, tuy nhiên công suất tác dụng giữa các đường dây
được trao đổi qua nguồn liên kết. Khả năng chuyển công suất tác dụng của thiết bị
điều khiển nối tiếp – nối tiếp hợp nhất tạo ra sự cân bằng cả dòng công suất tác
dụng và công suất phản kháng trong các dây dẫn, tận dụng tối đa hệ thống truyền
tải.
2.3.4 Thiết bị bù kết hợp nối tiếp - song song (Combined series – shunt
Devices)
Đây là sự kết hợp các thiết bị điều khiển song song và nối tiếp riêng rẽ được
điều khiển kết hợp hoặc điều khiển hợp nhất dòng công suất với các phần tử nối tiếp
và song song. Về nguyên lý, những thiết bị điều khiển song song và nối tiếp kết
hợp bù dòng điện và hệ thống với những phần tử điều khiển song song và bù điện
áp trên đường dây với những phần tử bù nối tiếp.
Thiết bị điều khiển dòng công suất được hợp nhất (UPFC): Thiết bị UPFC có
thể thực hiện đầy đủ các chức năng phức tạp của việc kiểm soát dòng công suất bao
gồm bù phản kháng nối tiếp, bù phản kháng song song, và chuyển đổi pha. Nó có
thể độc lập điều chỉnh công suất tác dụng và công suất phản kháng bằng cách tích
hợp vào một bộ điều khiển công suất tổng quát kết hợp các chức năng của TCSC,
TCPAR và SVC, mà thiết bị UPFC có thể điều chỉnh độ lớn, vị trí góc và điện áp
bù vào trong thời gian thực tế. Mục đích của việc này là để duy trì hoặc thay đổi

dòng công suât tác dụng và phản kháng trên đường dây để đáp ứng nhu cầu phụ tải
và điều kiện vận hành hệ thống. Thiết bị UPFC này bao gồm một bộ tụ bù nối tiếp
và một bộ tù song song. Bộ tụ bù nối tiếp có thể điều chỉnh trở kháng lưới điện, độ
lớn của điện áp thanh góp hoặc góc pha của điện áp thanh góp. Bộ tụ bù song song
có thể được thay thế bằng việc bơm công suất phản kháng được yêu cầu vào mạng
lưới hệ thống điện chẳng hạn như là một nguồn công suất phản kháng, và nhánh của
bù song song được loại bỏ. Các mô hình xác lập của UPFC sử dụng trong phân tích
dòng công suất được phát triển từ mô hình UPFC cơ bản.
Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 12

CHƯƠNG III
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ MÔ HÌNH CỦA
THIẾT BỊ TCSC
3.1 Giới thiệu về TCSC
TCSC (Thyristor controlled series capacitor) là một thuyết bị dùng trong truyền
tải điện, để nâng cao khả năng ổn định của hệ thống điện, đặc biệt là khả năng ổn
định động trong chế độ sự cố.
Thiết bị bù dọc điều khiển bằng thyristor TCSC là một phần tử cơ bản của hệ
thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt FACTS (Flexible AC Transmission
System) có khả năng thay đổi nhanh, liên tục điện kháng bù dọc. Vì vậy giải pháp
ứng dụng lắp đặt TCSC tại điểm nút quan trọng trên lưới điện phân phối là một
trong những giải pháp hữu hiệu để nâng cao hiệu quả vận hành của hệ thống điện
Việt Nam.
3.2 Cấu tạo
Cấu tạo của TCSC bao gồm các tụ điện tĩnh nối tiếp (fixed series capacitor –
FC) có điện dung C được mắc song song với cuộn dây điện cảm có điều chỉnh dòng
điện bằng Thyristor (Thyristor controlled reator – TCR). Ngoài ra nó còn cơ chế
bảo vệ như: VAR, khe hở phóng điện, máy cắt (Circuit Breaker CB) và dao cách ly,

các phần bảo vệ sẽ được trình bày ở phần sau.
3.2.1 Các tác dụng của tụ bù dọc và mô hình TCSC
3.2.1.1 Các tác dụng của tụ bù dọc
Mô hình hệ thống điện đơn giản có tụ điện mắc nối tiếp trên đường dây được
cho ở hình 3.1.

Hình 3.1. Mô hình hệ thống điện đơn giản khi có tụ bù nối tiếp
Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 13

Công suất tác dụng truyền tải trên đường dây khi có tụ bù dọc:

1 2
sin
L C
U U
P
X X



(3.1)
Khi có tụ bù dọc mắc nối tiếp vào đường dây có dung kháng X
C
thì sẽ làm tăng
khả năng tải của đường dây do điện kháng của đường dây giảm xuống.
Khi có tụ bù dọc thì
1 2
axgh m

L C
U U
P P
X X
 

sẽ tăng lên do đó độ dự trữ ổn định
tĩnh tăng lên.
Khảo sát các đường đặc tính công suất P(δ) như ở hình 3. 2.

Hình 3.2. Đặc tính P(δ) ứng với trường hợp không có tụ bù dọc (a) và có tụ
bù dọc (b)
Từ (1) nhận thấy rằng khi (X
L
- X
C
) giảm thì các đường đặc tính công suất
P(δ) khi xảy ra sự cố (2) và sau khi xảy ra sự cố (3) sẽ được nâng cao. Khi 2 đường
đặc tính này nâng cao thì diện tích tăng tốc a1 sẽ giảm xuống, còn diện tích hãm tốc
a2 sẽ tăng lên. Như vậy độ dự trữ ổn định động sẽ được tăng lên khi đường dây có
tụ bù dọc [1, 2].
Tụ bù nối tiếp còn có khả năng bù lại sự giảm áp do điện cảm nối tiếp trên
đường dây truyền tải gây ra. Khi tải nhỏ, tổn thất điện áp trên đường dây nhỏ và tại
thời điểm này điện áp bù nối tiếp do tụ bù dọc sinh ra cũng nhỏ (vì công suất phản
kháng do tụ bù dọc sinh ra tỷ lệ thuận với bình phương dòng điện Q
C
=3I
2
X
C

). Khi
tải tăng cao tổn thất điện áp sẽ lớn hơn, nhưng lúc này điện áp thanh cái vẫn không
bị sụt giảm mạnh do xuất hiện lượng công suất phản kháng của tụ bù dọc tỉ lệ thuận
với bình phương dòng điện.

Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 14

3.2.1.2 Mô hình TCSC
TCSC là 1 dung kháng điều khiển nối tiếp có thể cho phép điều khiển liên
tục công suất với một dải rộng trên đường dây truyền tải điện xoay chiều. Nguyên
lý của bù nối tiếp có điều khiển là làm tăng điện áp tần số cơ bản qua tụ cố định
bằng cách thay đổi góc mở α thích hợp. Điện áp gia tăng này làm thay đổi giá trị
dung kháng nối tiếp. Mô hình TCSC được trình bày như ở hình 3.


Hình 3.3. Mô hình TCSC (a) Mô hình cơ bản; (b) Mô hình thực tế
Trong đó:
 T1, T2: Thyristor,
 L
s
: Cuộn kháng bù nối vào mạch thyristor,
 CB: Máy cắt,
 MOV (Metal-Oxide-Varistor): Biến trở kim loại-ôxit,
 L
cf
: cuộn kháng cản,
 I
c

: dòng điện qua tụ bù dọc C,
 I
T
: dòng điện qua mạch thyristor,
 I
line
: dòng điện trên đường dây.

Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 15

− Tổng trở tương đương Z
tđ
của mạch LC:
1
1
( )
td
Z
j C
L




(3.2)
Nếu ωC - (1/ωL) > 0 hay ωL > (1/ωC) nghĩa là điện kháng của tụ C nhỏ hơn
điện kháng của cuộn cảm nối song song và mạch LC cho một điện kháng có tính
dung thay đổi. Hơn nữa, điện kháng cuộn cảm biến đổi làm cho điện kháng tính

dung tương đương của mạch kết hợp LC lớn hơn cả dung kháng của bản thân tụ C.
Nếu ωC - (1/ωL) = 0 thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng, tổng trở tương đương
không xác định. Đây là trạng thái không chấp nhận được.
Nếu ωC - (1/ωL) < 0, mạch kết hợp LC cho cảm kháng tương đương lớn hơn
điện kháng của cuộn cảm. Tình huống này tương ứng với chế độ cảm kháng vernier
trong hoạt động của TCSC.
Trong chế độ dung kháng thay đổi của TCSC, khi điện kháng của cuộn cảm
biến thiên tăng lên thì điện kháng tính dung tương đương giảm xuống dần. Giá trị
nhỏ nhất của điện kháng tính dung tương đương khi điện kháng của cuộn cảm rất
lớn hoặc khi cuộn cảm biến thiên bị hở mạch lúc này giá trị bằng với điện kháng
của chính tụ C.
− Dòng điện đi qua cuộn cảm được xác định theo công thức [4, 5]:
2
2
cos
( ) os t- os
1 cosk
T m r
k
i t I c c t
k

 

 

 

 
(3.3)

1
r
LC



Với:
1 1
r L
C
X
k x
L C X

  
  
 X
C
là điện kháng định mức của tụ cố định C.
− Điện áp tụ ở trạng thái vận hành bình thường tại thời điểm ωt = -β là:
1
2
.
(sin cos tan )
1
m C
C
I X
v k k
k

  
 

(3.4)
Tại ωt= β; i
T
= 0, điện áp tụ được xác định:
2 1
( )
C C C
v t v v
 
   
(3.5)
Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 16

− Điện áp tụ sau khi tính toán là:
2
. os
( ) ( sin sin )
1 cos
m C
C r
I X c
v t t k t
k k

 


  

; t
  
  
(3.6)
2
( ) . (sin sin )
C C m C
v t v I X t
 
   ; t
   
  
(3.7)
− Điện kháng TCSC tương đương X
TCSC
được tính theo tỉ số của V
CF
và I
m
:
2 2
2
2
4
2 sin 2 os tan tan
( ) ( ) 1
CF C C

TCSC C
m C L C L
V X X
c k
X X
I X X X X k
    
 
 
      
  
(3.8)
− Điện kháng của TCSC trên đơn vị X
C
được biểu thị bằng X
net
= X
TCSC
/ X
C
là:


2
2
tan( /2) tan( / 2)
4
sin os ( / 2)
1
( ) ( ) 1

C C
net
C L C L
k k
X X
c
X
X X X X k
 
  
 


     
  
(3.9)
− Sự biến đổi của điện kháng TCSC theo góc mở α được thể hiện ở hình 3.4.


Hình 3.4: Sự thay đổi điện kháng của TCSC với góc mở α






Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 17

CHƯƠNG IV
PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

4.1 Định nghĩa bài toán phân bố công suất
Khảo sát phân bố công suất thường áp dụng cho hệ thống ba pha cân bằng, dựa
trên sơ đồ tương đương một pha của hệ thống điện và tính toán dựa trên đơn vị có
tên hoặc đơn vị tương đối.
Trước đây việc phân bố công suất được khảo sát bằng bàn tính điện xoay chiều
mô hình hóa một hệ thống điện. Ngày nay nhờ vào máy tính điện tử, vấn đề phân bố
công suất được thực hiện nhanh chóng và chính xác.
Khảo sát phân bố công suất đòi hỏi các dữ kiện thông tin chi tiết hơn việc khảo
sát ngắn mạch chẳng hạn như tổng trở đường dây và máy biến áp, đầu phân áp của
máy biến áp, điện dung đường dây, số liệu công suất nguồn và số liệu phụ tải.
Cơ sở lý thuyết của bài toán phân bố công suất dựa trên hai định luật Kirchoff
về dòng điện điểm nút và điện thế mạch vòng.
Tuy vậy, như sẽ giải thích về sau, các phương trình Kirchoff không còn tuyến
tính như trong bài giải tích mạch thông thường nữa mà là phương trình phi tuyến, số
liệu ban đầu cho trước đối với hệ thống điện có khác so với một bài toán giải tích
mạch điện thông thường.
Đối tượng của khảo sát phân bố công suất là xác định các giá trị điện áp và góc
pha ở các nút, dòng công suất trên các nhánh và tổn thất công suất trong mạng điện.
Mục đích của phân bố công suất thay đổi trong phạm vi rộng trong đó nhằm
phục vụ cho thiết kế và vận hành hệ thống điện, khảo sát hệ thống ở chế độ trước và
sau sự cố, điều chỉnh điện áp và công suất, vận hành kinh tế hệ thống điện…
Để giải bài toán phân bố công suất, hệ thống được giả thiết rằng đang vận
hành ở điều kiện cân bằng và mô hình một pha có thể được sử dụng. Bốn thông số
được kết hợp tại mỗi nút, đó là giá trị điện áp │ V │, góc pha δ, công suất tác dụng
P và công suất phản kháng Q. Các nút trong một hệ thống thông thường được phân
ra làm 3 loại như sau:
 Nút cân bằng: chỉ có một nút cân bằng trong hệ thống. Đây là nút được lấy

làm nút chuẩn, tại đó giá trị biên độ áp V và góc pha δ đã biết (thường cho
δ=0). Nút này có khả năng đáp ứng nhanh chóng với sự thay đổi của phụ
tải. Nhờ vào bộ điều tốc nhạy cảm, máy phát điện cân bằng có khả năng
tải hoặc giảm tải kịp thời theo yêu cầu của hệ thống.
Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 18

 Nút phụ tải: cho biết công suất P và Q của phụ tải yêu cầu. Biên độ áp và
góc pha là biến chưa biết. Các nút này được gọi là các nút P – Q . Nếu
không có máy phát hay phụ tải ở một nút nào đó thì coi nút đó như nút phụ
tải với P = Q = 0. Dòng công suất ở các thanh cái được quy ước theo chiều
đi vào thanh cái.
 Nút thanh cái máy phát (nút nguồn): còn được gọi là nút điều chỉnh điện
áp. Ở các nút này, giá trị P, │ V │là xác định. Gía trị góc pha của áp và Q
cần được tìm. Các nút này còn được gọi là các nút P – V.
4.2 Các phương pháp giải bài toán phân bố công suất
 Giải bài toán phân bố công suất dùng ma trận Y
TC
bằng phép lặp Gauss –
Seidel.
 Giải bài toán phân bố công suất dùng ma trận Z
BUS
bằng phép lặp Gauss –
Seidel.
 Giải bài toán phân bố công suất bằng phương pháp Newton – Raphson.
 Giải bài toán phân bố công suất bằng phương pháp Line Flow Based.
4.3 Các chương trình tính toán phân bố công suất
Nhiều chương trình được viết để giải phân bố công suất của hệ thống điện
thực tế. Mỗi phương pháp giải bao gồm bốn chương trình. Chương trình đối với

phương pháp Gauss – Seidel là Ifgauss, chương trình thực hiện trước đó là Ifbus,
busout, và lineflow. Các chương trình Ifbus, busout, và lineflow được thiết kế để
dùng với hai chương trình phân bố công suất. Đó là các chương trình Ifnewton dùng
phương pháp Newton – Raphson và chương trình decouple dùng phương pháp
phân lập nhanh. Dưới đây mô tả ngắn ngọn các chương trình trong phương pháp
Gauss – Seidel .
− Ifybus: chương trình này yêu cầu thông số của đường dây, máy biến áp, đầu
phân áp của máy biến áp chứa trong tập tin có tên là linedata. Chương trình
đổi tổng trở thành tổng dẫn và thành lập ma trận tổng dẫn thanh cái Y
BUS
.
Chương trình được viết cho cả trường hợp các đường dây song song nhau.
− Ifgauss: chương trình này tính phân bố công suất bằng phương pháp Gauss –
Seidel và yêu cầu các file có tên busdata và linedata. Nó được thiết kế để
dùng trực tiếp với phụ tải và máy phát có công suất tính theo MW và MVar,
điện áp nút trong hệ đơn vị tương đối và góc pha tính ra độ. Phụ tải và máy
phát được đổi ra đơn vị tương đối trên công suất cơ bản MVA được chọn.
Công suất phản kháng của máy phát được duy trì trong khoảng giới hạn của
Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 19

máy phát tại nút điều khiển điện áp. Việc phát công suất phản kháng của
máy phát vượt quá giới hạn của nó nếu điện áp quá cao hay quá thấp. Sau
một vài lần lặp (lần lặp thứ 10 theo phương pháp Gauss – Seidel), công suất
phản kháng tính toán tại nút máy phát được xác định. Nếu đạt đến một giới
hạn, trị số điện áp được hiệu chỉnh mỗi bước là 0.5% cho đến tối đa là ±0.5%
để cung cấp công suất kháng đáp ứng các giới hạn đó.
− busout: chương trình cho kết quả điện áp thanh cái dưới dạng bảng kê. Kết
quả điện áp nút dưới dạng biên độ và góc pha, công suất tác dụng của máy

phát và phụ tải, và công suất phản kháng của tụ bù hay cuộn kháng bù ngang.
Ngoài ra còn bao gồm tổng công suất phát và tổng công suất phụ tải.
− lineflow: chương trình xuất các kết quả của đường dây, hiển thị dòng công
suất tác dụng và công suất phản kháng đi vào ở các đầu đường dây, tổn thất
trên đường dây cũng như tổn thất ở mỗi nút. Kết quả cũng bao gồm tổn thất
công suất tác dụng và công suất phản kháng của toàn bộ hệ thống.
4.4 Chuẩn bị số liệu và phân bố công suất bằng phương pháp Gauss – Seidel
Để thực hiện phân bố cống suất bằng phương pháp Gauss – Seidel trong môi
trương Matlab, các biến sau đây phải được định nghĩa: công suất cơ bản MVA của
hệ thống, độ chính xác về sai số công suất, hệ số công suất, số lần lặp tối đa. Tên
(viết chữ thường) dùng cho các biến này lần lượt là basemva, accuracy, accel,
maxiter. Các giá trị tiêu biểu như sau:
basemva = 100 ; accuracy = 0.001;
accel = 1.6 ; maxiter = 80 ;
Bước đầu tiên của chuẩn bị số liệu của tập tin số liệu nhập vào là đánh số các
nút. Nút được đánh dấu liên tiếp. Mặc dù việc đánh số là liên tiếp nhưng các nút
được nhập không cần nhập tuần tự. Thêm vào đó các file số liệu đi kèm cũng được
yêu cầu:
File dữ liệu nút – busdata: dữ liệu yêu cầu cho mỗi nút được nằm trên mỗi
hàng. Thông tin yêu cầu phải được bao hàm trong một ma trận gọi là ma trận
busdata.
− Cột 1: số thứ tự nút
− Cột 2: là mã của nút tương ứng
− Cột 3 và 4: là biên độ điện áp nút trong đơn vị tương đối
− Cột 5 và 6: là công suất phụ tải MW và MVar
Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 20

− Cột 7 đến cột 10: là công suất MW, MVar, MVar min, MVar max của máy

phát.
− Cột cuối cùng là công suất kháng MVar của tụ bù.
Mã nút nhập vào ở cột 2 dùng để chỉ định nút phụ tải, nút có điều chỉnh điện áp
và nút cân bằng ký hiệu như sau:
 0: dùng cho nút phụ tải. Các phụ tải được nhập là số dương MW và MVar.
Đối với nút này, giả thiết điện áp ban đầu là 1 đối với trị số điện áp và là 0
0

đối với góc pha.
 1: để chỉ nút cân bằng. Thông tin cần thiết cho nút này là điện áp và góc pha.
 2: dùng cho nút có điều chỉnh điện áp. Đối với nút này, trị số điện áp, công
suất tác dụng MW của máy phát, giới hạn min và max của công suất kháng
MVar yêu cầu.
File dữ liệu nhánh – linedata: các đường dây được xác định bằng phương pháp
cặp điểm nút. Thông tin được yêu cầu phải bao gồm trong ma trận được gọi là
linedata.
 Cột 1 và 2 là số thứ tự nút ở hai đầu đường dây.
 Cột 3 đến cột 5 bao gồm điện trở, điện kháng và một nửa dung dẫn của
đường dây trong đơn vị tương đối với công suất cơ bản S
cb
đã cho.
 Cột cuối cùng dành cho đầu phân áp được chỉ định, đối với đường dây nhập
số 1 vào cột này. Đường dây có thể nhập theo bất kỳ thứ tự nào chỉ có một
ràng buộc nếu là nhánh máy biến áp, số nút bên trái được giả thiết là phía có
đầu phân áp của máy biến áp.
4.5 Phương pháp Newton – Raphson
Một chương trình có tên Ifnewton được triển khai đối với lời giải phân bố công
suất bằng phương pháp Newton – Raphson đối với hệ thống điện thực tế. Chương
trình này phải được thực hiện trước bởi chương trình Ifybus. Các chương trình
busout và lineflow có thể được dùng để in ra lời giải phân bố công suất và kết quả

dòng công suất nhánh với dạng thức giống như phương pháp Gauss – Seidel. Sau
đây là mô tả ngắn gọn chương trình Ifnewton.
Ifnewton: chương trình này dùng để giải phân bố công suất bằng phương pháp
Newton – Raphson và đòi hỏi các tập tin busdata và linedata như đã trình bày trong
mục 4.4. Chương trình được thiết kế để dùng trực tiếp công suất phụ tải và máy
phát trong đơn vị MW và MVar, điện áp trong đơn vị tương đối, góc tính ra độ.
Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 21

Công suất phụ tải và máy phát được đổi ra đơn vị tương đối trên đơn vị cơ bản S
cb

MVA đã chọn. Chương trình còn dự trù cho trường hợp duy trì công suất kháng của
nút có điều chỉnh điện áp trong khoảng các giới hạn đã quy định. Sự vi phạm giới
hạn công suất kháng có thể xảy ra nếu điện áp được qui định quá cao hay quá thấp.
Trong lần lặp thứ hai, công suất kháng tính toán ở nút máy phát được xem xét. Nếu
đạt đến giới hạn trị số điện áp được điều chỉnh mỗi bước là 0.5% cho đến khi hiệu
chỉnh tối đa được ±0.5% để đưa yêu cầu về công suất kháng về giới hạn đã định.
4.6 Phương pháp giải bài toán phân bố công suất bằng Line Flow Based ( LFB)
4.6.1 Mô hình dòng công suất mạng phân phối hình tia
Vì dòng điện và độ lớn điện áp thanh cái có tầm quan trọng thực tế trong
vận hành của một hệ thống phân phối, và các thiết bị FACTS điều khiển các đại
lượng này, một mô hình dòng công suất dựa trên các dòng công suất tác dụng và
phản kháng và các độ lớn điện áp thanh cái sẽ cho phép dễ dàng xử lý thiết bị nối
tiếp và song song. Phương trình cân bằng công suất phản kháng và công suất tác
dụng ở tất cả các thanh cái ngoại trừ thanh cái hở có thể được viết bằng cách sử
dụng ma trận tỷ lệ của đồ thị mạng lưới [9]. Khi tất cả các kết nối song song được
loại trừ trong ma trận tỷ lệ này, sự phân bố công suất tác dụng và công suất phản
kháng của chúng được giải thích riêng biệt trong các phương trình cân bằng công

suất. Các tải công suất tác dụng và phản kháng, tụ điện phân dòng, và điện nạp nạp
điện đường dây có thể được khảo sát như các nhánh song song. Sau khi phân loại
theo lối cũ của các thanh cái lỏng, thanh cái điều khiển bằng điện áp, và thanh cái
tải trọng, các phương trình LFB được xây dựng như ba bộ của phương trình viz, cân
bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng thanh cái và các phương trình
điện áp nhánh.
4.6.1.1 Phương trình cân bằng công suất tổng
Sử dụng một ma trận tỷ lệ thanh cái A ở các hàng tương ứng với tất cả các
thanh cái khác ngoài thanh cái hở này, cân bằng công suất tác dụng và công suất
phản kháng có thể được viết như sau:
' 0
GL
A p P A l
    
(4.1)

2
' 0
GL
A q Q A m H V
     
(4.2)
A' được định nghĩa như là một ma trận tỷ lệ thanh cái được thay đổi với tất
cả các số "-1" thiết đặt thành 0, điều đó dễ dàng ước lượng tính đến các tổn thất
đường dây trong các phương trình cân bằng công suất bằng cách sử dụng các vectơ
của các tổn thất công suất tác dụng và công suất phản kháng nhánh l và m. H là một
ma trận đường chéo, các yếu tố đường chéo của chúng là tổng số lần nạp điện và
Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 22

điện nạp bù tại mỗi thanh cái. P
GL
và Q
GL
là các công suất vectơ được định nghĩa là
P
GLi
= P
GI
- P
LI
và Q
GLi
= Q
Gi
- Q
Li
, trong đó P
Gi
, Q
Gi
, P
Li
và Q
Li
là máy phát tác
dụng và phản kháng và các công suất tải tại thanh cái thứ i, l
i
và m

i
là tổn thất công
suất tác dụng và công suất phản kháng trên đường dây l, p và q là các vectơ dòng
điện tác dụng và phản kháng ở đầu nhận. V
2
là vector điện áp chưa xác định ngoại
trừ tại thanh cái hở. V
2
i
là bình phương biên độ điện áp tại thanh cái thứ i.
Nếu máy phát điện phân tán tồn tại trong hệ thống phân phối, các thanh cái
máy phát điện tương ứng được phân loại thành hai loại viz, hằng số công suất thêm
vào PQ thanh cái hoặc thanh cái PV điều khiển bằng điện áp. Cho n là tổng số thanh
cái và n
PV
và n
PQ
số lượng thanh cái điện áp điều khiển và thanh cái tải trọng tương
ứng. Cho phép đối với một thanh cái hở, tổng số các thanh cái khác nhau là:
(4.3)
Số ẩn số trong (2) được giảm từ n – 1 thành n - n
PV
- 1, và phương trình được
viết lại như sau
(4.4)
Trong đó tất cả các ký hiệu với chỉ số dưới dòng 1 là các vector hay ma trận
liên quan chỉ chứa thanh cái PQ.
4.6.1.2 Phương trình điện áp nhánh
Đề cập đến hình 2.1, phương trình điện áp rơi nhánh có thể được viết là
(4.5)

(4.6)


Độ lớn của cả hai bên phương trình (4.8) và sắp xếp lại, chúng ta nhận được
như sau:



(4.7)


(4.8)




Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 23

Phương trình nhánh của từng hình dạng đường dây như dạng ma trận
2 2
1 1
2 2 ( ).
T T T
c slack
RP Xq A A V k A A V
 
        

(4.9)
Trong đó A
C
là một ma trận tỷ lệ thanh cái tương ứng với các thanh cái PV.
V
2
slack

là vector điện áp bình phương của các thanh cái PV và thanh cái hở.

Là
một ma trận đường chéo có bậc bằng với l với các giá trị của một máy biến áp điều
chỉnh (có đầu ra) bằng bình phương của giá trị điều chỉnh. A
1 +
và A
1-
thu được từ
A
1
bằng cách thiết lập, tương ứng, các giá trị dương và âm trong A1 thành 0. R và X
là ma trận điện kháng và dung kháng đường chéo. Vector K đại diện cho các thuật
ngữ về phía bên phải của (4.8) cho tất cả các đường dây.

Hình 4.1. Đường dây kiểm tra hệ thống IEEE 13 nút
4.6.2 Bản chất của sơ đồ lưới điện mạng phân phối hình tia.
Sơ đồ lưới điện mạng phân bố hình tia có một cấu trúc hình cây không có
mạch vòng nào. Tổng số đường dây bằng số lượng thanh cái trừ đi một. Khi các mô
hình của ma trận tỷ lệ phụ thuộc vào thứ tự của các đường dây và các nút, các ma
trận tỷ lệ trong phương trình (4.9) có một cấu trúc phụ thuộc vào thứ tự mà các
đường dây được đọc từ dữ liệu. Hơn nữa, các ma trận này là các ma trận vuông và

không suy biến.
Mặc dù tìm kiếm theo chiều rộng - BFS (Breadth – First – Search) và tìm
kiếm theo chiều sâu là hai mô hình khác nhau của các phương pháp nghiên cứu sơ
đồ hình cây về đồ thị được sử dụng rộng rãi, ở đây BFS được lựa chọn để nghiên
cứu sơ đồ mạng lưới phân phối hình tia trong mô hình LFB. Ý tưởng cơ bản của
BFS là để chỉ ra càng nhiều thanh cái nhiều càng tốt trước khi xuyên sâu vào một
nhánh cây. Điều này có nghĩa rằng chúng ta kiểm tra tất cả các thanh cái liền kề với
mức độ hiện hành trước khi tiếp tục đến một số thanh cái khác. Mô tả ngắn gọn về
Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 24

BFS để đánh số lại các nhánh và các thanh cái có thể được tóm tắt trong ba bước
sau đây để xây dựng một cây BFS tối ưu.
- Bắt đầu tại bus nguồn như là mức độ đầu tiên và hệ số phân đầu ra đến các
thanh cái "hướng xuống" như các mức độ tiếp theo.
- Trong cùng một cấp độ, tất cả các số thanh cái được xếp đặt liên tiếp.
- Việc đánh số nhánh lại thì tương tự như việc đánh lại số thanh cái.
Ở bất kỳ cấp độ nào, một số nhánh là một trong ít hơn số lượng thanh cái
"hướng lên". Một ví dụ về sử dụng thuật toán BFS được minh họa bằng cách sử
dụng hệ thống phân phối hình tia này với mười ba nút và mười hai đường dây [11]
và [12] được hiển thị trong hình 4.2. Đường dây chỉ có trở kháng nối tiếp. Các nút
được đánh số tùy ý. Sơ đồ mạng phân phối ở ví dụ này được vẽ lại trong hình 4.3
với số thanh cái theo thứ tự bắt đầu từ 1.


Hình 4.2: Đồ thị của lưới điện 13 nút IEEE
Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 1
2 1 1 1 1
3 1 1
4 1
5 1 1
6 1
7 1 1 1 1
8 1 1
9 1
10 1
11 1 1 1
12 1
13 1
l l l l l l l l l l l l
bus
bus
bus
bus
bus
bus
bus
bus
bus
bus
bus
bus
bus
 

 

 
 

 

 
 

 

 
 

 

 
 

 
 

 

 
 

 


 

Hình 4.3 Ma trận tỷ lệ thứ tự tùy ý.
Mặc dù ở đây số 1 được xác định thanh cái nguồn duy nhất, những số khác
bao quanh là những con số tùy ý như được cho trong danh sách dữ liệu ban đầu.
Điều này rất hữu ích khi mạng lưới được cấu hình lại để đáp ứng nhu cầu cho các
đường dây và tải trọng khác nhau. Các dòng công suất này trong các nhánh luôn
luôn được định hướng đi từ nút nguồn, và do đó, các mũi tên chỉ hướng được bỏ
qua.
Ma trận tỷ lệ trong hình 4.3, bao gồm nút nguồn (tại gốc, tên ban đầu là 650) được
gọi là Bus 1, được hiển thị trong hình 4.3. Để phù hợp với phương trình dòng tải
LFB có các phần sau, các hàng của ma trận có liên quan đến các thanh cái và các
cột của nó liên quan đến các nhánh. Việc đánh số lại BFS được áp dụng cho đường
dây thử nghiệm 13-nút. Sơ đồ hình cây BFS tối ưu của đường dây 13 nút IEEE
được hiển thị trong hình 4.5. Nó được sắp xếp lại thành ma trận tỷ lệ, bao gồm cả
các nút nguồn, như trong hình 4.6.
Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 26


Hình 4.4. Số nhánh cây BFS của hệ thống 13 nút IEEE
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 1
2 1 1 1 1
3 1 1
4 1 1 1 1
5 1 1
6 1
7 1 1 1 1

8 1
9 1 1
10 1
11 1
12 1
13 1
l l l l l l l l l l l l
bus
bus
bus
bus
bus
bus
bus
bus
bus
bus
bus
bus
bus
 
 

 
 

 

 
 


 

 
 

 

 
 

 
 

 

 
 

 

 

Hình 4.5 Sắp xếp lại ma trận tỷ lệ cho sơ đồ hình cây BFS tối ưu.
4.6.3 Mô hình LFB được tách riêng từ hệ thống phân bố hình tia.
Tách riêng phương trình LFB
' 0
GL
A p P A l
   

(4.11)
' 2
1 1 1GL
Aq Q Al H V
  
(4.12)
2 2
1
2 2
T T
c pv
A V A V k Rp Xq
     (4.13)
Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 27

Với các đường dây được đánh thứ tự BFS, ma trận tỷ lệ thanh cái theo bản chất là
các ma trận tam giác trên và là một ma trận tam giác dưới. Sử dụng đồ thị điện áp
bằng phẳng như giá trị ban đầu, các dòng điện này và có thể thu được trực tiếp bằng
cách thay thế ngược về sau của nó từ biểu thức (4.10) và (4.11). Trong biểu thức
(4.12) giá trị p và q được cập nhật, biên độ điện áp bình phương V
2
có thể được tính
bằng cách thay thế chuyển tiếp. Không cần tìm thừa số của ma trận hệ số. Thiết lập
tách rời này của các phương trình thì dễ dàng hơn để mã hóa trong một chương
trình.

4.6.4 Ma trận dòng công suất LFB
Khi vectơ thay đổi của các phương trình dòng công suất là các công suất tác

dụng và công suất phản kháng và các giá trị điện áp bình phương , (9), (11), (12) và
(13) có thể được kết hợp thành định thức ma trận. Như vậy, tổng số của các phương
trình này là N = 2(n – 1) + l +l – n + 1 = 2l + n – 1.
' 2
1 1 1 1
2
1 1
2
0 0 '
0 0
2 2 ( )
0 0
GL
GL
T T T
c pv
A P A l
p
A Q A m H V
q
R X A A A V k
V
CX CR C

 

     
 
     
  

 
     
 
 
     
    
 
     
 
 
     
(4.14)
Một quá trình lặp đi lặp lại có thể được sử dụng để giải quyết phương trình
(14) khi viết nó như sau. Ma trận (14) có dạng tuyến tính lặp đi lặp lại k + 1 lần như
sau:
2
( 1) ( ) ( )
1 2
k k k
pqV
A x y y y

   (4.15)
Trong đó A
pqV2
là một ma trận hằng số. Phía bên tay phải của phương trình
trong biểu thức (15) được nhóm lại thành hai vectơ, véctơ y
1
bao gồm phép nội xạ
thanh góp và điện áp thanh cái máy phát điện, và véctơ y

2
bao gồm các số hạng tổn
thất, các công suất nạp (bơm vào) và bù là phi tuyến.
4.6.5 Công thức dựa trên LFB gắn liền với các thiết bị FACTS
Một hệ thống mẫu được sử dụng để mô tả các quy trình. Hệ thống hiển thị trong
hình 4.6 có 4 thanh cái
Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 28


Hình 4.6 Hệ thống mẫu

Hình 4.7 Số lượng và chiều đường dây các mạch vòng độc lập
và năm đường dây: n = 4 và l = 5. Tổng số phương trình trong công thức dựa trên
LFB là 13. Trong trường hợp đầu tiên, giả thiết chỉ có một thanh góp máy phát
điện. Giả định đường dây được sử dụng là đường dây ngắn và mô hình hóa như trở
kháng nối tiếp. Các đường dây được định hướng thể hiện bởi các mũi tên và hai
mạch vòng độc lập thể hiện bởi các đường nét đứt trong hình 4.7. Hệ thức ma trận
tỷ lệ thanh góp và ma trận tỷ lệ mạch vòng có thể được sử dụng để thiết lập trong
biểu thức (4.16) và (4.17).
Trước khi tập hợp (thiết đặt) đầy đủ về phương trình dòng công suất LFB đối với ví
dụ được viết, các ma trận tỷ lệ được đưa ra như sau:
1 2 3 4 5
us1 1 0 1 1 0
bus2 0 0 1 0 1
bus3 0 1 0 1 1
l l l l l
b
A


 
 
 
 
 
  
 
(4.16)
Luận Văn Thạc Sĩ

Trang 29

1 2 3 4 5
oop1 1 1 0 1 0
loop2 1 1 1 0 1
l l l l l
l
C

 

 

 
(4.17)
Các ma trận trong biểu thưc (4.14) có thể được kết hợp bằng ba bộ của phương
trình:

i. Cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng:

1 1
2 2 2 2
3 3 3 3
4 4 4 4
5 5
1 0 1 1 0 0 0 1 1 0
0 0 1 0 1 0 0 0 0 1
0 1 0 1 1 0 0 0 0 0
G L
G L
G L
p l
p P P l
p P P l
p P P l
p l
   
   
 
     
   
     
   
   
     
   
     
   
     
   

   
   
(4.18)
1 1
2 2 2 2
3 3 3 3
4 4 4 4
5 5
1 0 1 1 0 0 0 1 1 0
0 0 1 0 1 0 0 0 0 1
0 1 0 1 1 0 0 0 0 0
G L
G L
G L
q m
q Q Q m
q Q Q m
q Q Q m
q m
   
   
 
     
   
     
   
   
     
   
     

   
     
   
   
   
(4.19)

ii. Các phương trình dòng điện - điện áp liên quan với các điện áp thanh cái đến
công suất đầu nhận:





(4.20)









1 1 1 1
2 2 2 2
3 3 3 3
4 4 4 4
5 5 5 5
2

4
2 2
1 0 0 0 1 0 0
1 0 0 0 0 0 1
1 1 0 0 0 1 0
1 0 0 0 0 1
1 0 1 0 0 0 1
R p X q
R p X q
R p X q
R p X q
R p X q
t
       
       
       
       

       
       
       
       
 
     
     

     
     
 


     

     
     

     
2
2
2
3
2
4
1
2
2
3 1
2
4
4
5
1 1
1 1
1 0
0
1 0
V
V
V
k
k

k V
k
t
k

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   
 
   
 
   
 
    
  
 
 
   
 

   
     
   
 