SỬ DỤNG ĐƯỜNG CONG PV/QV PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP HỆ THỐNG ĐIỆN 500KV VIỆT NAM

Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010
120
SỬ DỤNG ĐƯỜNG CONG PV/QV PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP
HỆ THỐNG ĐIỆN 500KV VIỆT NAM
USING PV/QV CURVE TO ANALYSE VOLTAGE STABILITY
OF VIETNAMESE 500KV POWER SYSTEM

SVTH: Nguyễn Tùng Lâm, Trần Thị Hằng, Nguyễn Văn Nhật
Lớp 05ĐHT, Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa
GVHD: PGS.TS. Đinh Thành Việt
Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa

TÓM TẮT
Bài báo này đề xuất cách phân tích ổn định điện áp hệ thống điện 500 kV Việt Nam bằng
cách sử dụng công cụ đường cong PV, QV trong phần mềm chuyên dụng PowerWorld Simulator 13.
Từ việc thiết lập các sự cố, ta vẽ được các đường cong PV, QV cho từng trường hợp. Dựa vào đó
có thể xác định được các nút yếu về ổn định điện áp, các sự cố gây ảnh hưởng lớn đến ổn định điện
áp. Trên cơ sở đó có các biện pháp cần thiết để cải thiện độ dự trữ ổn định điện áp tại các nút yếu.
ABSTRACT
This thesis propose the method for analyzing the voltage stability of 500kV power system
in Viet Nam by using PV, QV curve in the professional software PowerWolrd Simulator 13. By
setting up contingencies, we draw the PV, QV curve for each case. Based on this, weak bus that
are related to the voltage stability and contingencies that a great deal affect the voltage stability can
be defined. From all of these, there are necessary methods to improve the stable voltage storage
at weak bus.
1. Đặt vấn đề
Ổn định điện áp là khả năng duy trì điện áp tại tất cả các nút trong hệ thống nằm
trong một phạm vi cho phép (tuỳ vào tính chất mỗi nút mà cho phép điện áp dao động
trong những phạm vi khác nhau) ở điều kiện vận hành bình thƣờng hoặc sau các kích động.
Hệ thống sẽ đi vào trạng thái không ổn định khi xuất hiện các kích động nhƣ tăng tải đột
ngột hay thay đổi các điều kiện của mạng lƣới hệ thống, … Các thay đổi đó có thể làm cho

quá trình giảm điện áp xảy ra và nặng nhất là có thể rơi vào tình trạng không thể điều khiển
điện áp, gây ra sụp đổ điện áp. Nhân tố chính gây ra mất ổn định điện áp là hệ thống không
có khả năng đáp ứng nhu cầu công suất phản kháng trong mạng. Các thông số có liên quan
đến sụp đổ điện áp là dòng công suất tác dụng, công suất phản kháng cùng với điện dung,
điện kháng của mạng lƣới truyền tải.
Mất ổn định điện áp hay sụp đổ điện áp là sự cố nghiêm trọng trong vận hành hệ
thống điện, làm mất điện trên một vùng hay trên cả diện rộng, gây thiệt hại rất lớn về kinh
tế, chính trị, xã hội. Trên thế giới đã ghi nhận đƣợc nhiều sự cố mất điện lớn do sụp đổ
điện áp gây ra nhƣ tại Ý ngày 28/9/2003, Nam Thụy Điển và Đông Đan Mạch ngày
23/9/2003, phía Nam Luân Đôn ngày 28/8/2003, Phần Lan ngày 23/8/2003, Mỹ-Canada
ngày 14/8/2003... Ổn định điện áp đã đƣợc quan tâm, nghiên cứu ở nhiều nƣớc trên thế
giới. Ở Việt Nam cũng đã xảy ra các sự cố mất điện trên diện rộng vào các ngày
17/5/2005, 27/12/2006, 20/7/2007 và 04/9/2007. Theo ông Trần Viết Ngãi - Chủ tịch Hiệp
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010
121
hội Đầu tƣ xây dựng năng lƣợng:” Với một nước đang phát triển như Việt Nam, khi ngành
công nghiệp chiếm khoảng 49% tổng GDP cả nước, chỉ cần mất điện một giờ, mức thiệt
hại cũng có thể vượt quá con số 1.000 tỉ đồng”. Do điện là yếu tố then chốt của sản xuất,
nhiều nƣớc trên thế giới không còn tính toán thiệt hại do mất điện theo đơn vị giờ mà là
đơn vị phút. Vì vậy, việc phân tích ổn định điện áp ở Việt Nam cần đƣợc quan tâm nhiều
hơn nữa và có những biện pháp để ngăn ngừa sụp đổ điện áp.
2. Đường cong PV, QV trong phân tích ổn định điện áp
2.1. Đường cong P-V

Hình 1. Dạng đường cong P-V cơ bản
Hình trên biểu diễn dạng tiêu biểu nhất của đƣờng cong P-V. Nó thể hiện sự thay
đổi điện áp tại từng nút, đƣợc xem là một hàm của tổng công suất tác dụng truyền đến nút
đó. Có thể thấy rằng tại điểm “mũi” của đƣờng cong P-V, điện áp sẽ giảm rất nhanh khi
phụ tải tăng lên. Hệ thống sẽ bị sụp đổ điện áp nếu công suất vƣợt quá điểm “mũi” này, và
điểm này đƣợc gọi là điểm giới hạn. Nhƣ vậy, đƣờng cong này có thể đƣợc sử dụng để xác

định điểm làm việc giới hạn của hệ thống để không làm mất ổn định điện áp hoặc sụp đổ
điện áp, từ đó xác định độ dự trữ ổn định dùng làm chỉ số để đánh giá sự ổn định điện áp
của hệ thống.
2.2. Đường cong Q-V
Sự ổn định điện áp đƣợc quyết định bởi sự thay đổi công suất tác dụng P và công
suất phản kháng Q tác động nhƣ thế nào đến điện áp tại các nút. Tầm ảnh hƣởng của
đƣờng đặc tính công suất phản kháng của phụ tải hay thiết bị bù đƣợc biểu diễn rõ ràng
trong quan hệ đƣờng cong Q-V. Nó chỉ ra độ nhạy và biến thiên của nút điện áp đối với
lƣợng công suất phản kháng bơm vào hoặc tiêu thụ.
Để biểu diễn đƣờng cong QV, một máy phát tƣởng tƣợng đƣợc đặt tại nút phân
Điện áp
tới hạn

0
Hệ thống ổn định

P(MW)
Điểm tới hạn

Hệ thống không ổn định

Công suất tới hạn

V(pu)

Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010
122
tích. Trục tung biểu diễn đầu ra của máy phát ảo (MVAr). Trục hoành biểu diễn điện áp
tƣơng ứng trong đơn vị tƣơng đối( pu). Đƣờng cong QV xác định tải MVAr lớn nhất trƣớc
khi sụp đổ điện áp. Điểm vận hành cơ bản đƣợc xác định tại giao điểm giữa trục hoành và

đƣờng cong. Đây là điểm mà máy phát ảo phát công suất phản kháng 0MVAr. Khi vạch
đƣờng cong đi xuống, nó thể hiện máy phát ảo phát công suất phản kháng MVAr giảm. Sự
giảm này thể hiện sự tăng tải MVAr. Tại một điểm, giá trị MVAr của máy phát ảo sẽ
ngừng giảm và chạm tới đáy của đƣờng cong. Điểm này thể hiện sự tăng lớn nhất của tải
MVAr tại nút này. Bất kì tải MVAr nào cao hơn sẽ gây ra sụp đổ điện áp.

Hình 2. Dạng đường cong Q-V điển hình
3. Sử dụng đường cong PV/ QV trong PowerWorld Simulator 13 để phân tích ổn
định điện áp hệ thống điện 500kV Việt Nam
Số liệu dùng trong việc phân tích ổn định điện áp lấy năm 2010.
Các sự cố đƣợc xét ở đây là tất cả các contingency n-1 (mất 1 phần tử trong hệ
thống nhƣ máy phát, máy biến áp, đƣờng dây), một số contingency n-2 quan trọng (mất 2
phần tử trong hệ thống), sự cố mất 1 nút 500kV.
3.1. Sử dụng đường cong PV
Đƣờng cong PV đƣợc vẽ một phần về phía hệ thống làm viêc ổn định, từ điểm làm
việc cơ bản đến điểm “mũi” tức là điểm hệ thống bắt đầu mất ổn định. Trục tung biểu diễn
điện áp trong hệ đơn vị tƣơng đối( pu). Trục hoành biểu diễn lƣợng công suất truyền trong
hệ thống đƣợc thêm vào( MW).
Đầu tiên xác định nguồn nhận và nguồn phát trong hệ thống
0
dQ
dV

Điểm tới hạn
Q(Var)

V(pu)
0
HT ổn
định

HT không
ổn định
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010
123
- Nguồn phát:
Hình 3
- Nguồn nhận:
Hình 4
Lúc vận hành bình thƣờng, lƣợng công suất truyền tải trong hệ thống điện Việt
Nam là 13742 MW.
Ở trƣờng hợp cơ bản, khi lƣợng công suất tác dụng truyền trong hệ thống tăng lên
1100MW thì đƣờng cong PV chạm “mũi”, tức là hệ thống mất ổn định điện áp. Xét thêm
các trƣờng hợp sự cố để biết trong trƣờng hợp nào thì độ dự trữ công suất tác dụng giảm
nhiều nhất.
Xét sự cố mất 1 đƣờng dây 500kV, khi đứt 1 đƣờng dây PLEIKU – ĐAKNÔNG
hoặc DI LINH – TÂN ĐỊNH thì độ dự trữ công suất tác dụng giảm xuống rất thấp. Cụ thể,
đứt 1 đƣờng dây PLEIKU – ĐAKNÔNG, khi lƣợng công suất tác dụng truyền trong hệ
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010
124
thống tăng lên 262MW thì hệ thống mất ổn định điện áp; còn đứt 1 đƣờng dây DI LINH –
TÂN ĐỊNH, khi lƣợng công suất tác dụng truyền trong hệ thống tăng lên 525MW thì hệ
thống mất ổn định điện áp. Vì vậy, lúc xảy ra các sự cố trên, hệ thống tiến gần hơn đến
điểm “mũi”, dễ gây ra sụp đổ điện áp. Đƣờng cong PV tại một số nút:

Hình 5
Xét sự cố mất 1 nút, ngoài 2 trƣờng hợp mất nút HÀ TĨNH và PHÚ MỸ làm hệ
thống mất ổn định thì khi mất một trong các nút THƢỜNG TÍN, PHÚ LÂM, ĐAKNONG,
NHÀ BÈ thì độ dự trữ công suất tác dụng tại các nút cũng giảm xuống thấp, lƣợng công
suất tác dụng truyền đi trong hệ thống đƣợc tăng lên để PV chạm tới giới hạn ổn định
tƣơng ứng là 437MW, 37MW, 237MW, 512MW. Đặc biệt chú ý khi mất nút PHÚ LÂM,

lƣợng dự trữ công suất tác dụng rất thấp chỉ còn 37MW.
Xét sự cố mất 2 tổ máy phát, độ dự trữ công suất tác dụng giảm xuống thấp nhất ở
trƣờng hợp mất 2 tổ máy phát Phú Mỹ, khi đó độ dự trữ công suất tác dụng chỉ còn
812MW.

PWSIM V13 Optimal Power Flow (OPF), Security Constrained OPF (SCOPF), Available Transfer Capability (ATC), PV and QV Curv es (PVQV), Automation Serv er (SimAuto); Build September 24, 2007
base case: HATINH (2000)
L_03512DNO_PL_1-04419PL_PK_1C1: HATINH (2000)
L_04022DL_TDINH-04129TD_DLINHC1: HATINH (2000)
Nominal Shift
1,0005000
PU Volt
1.012
1.01
1.008
1.006
1.004
1.002
1
0.998
PWSIM V13 Optimal Power Flow (OPF), Security Constrained OPF (SCOPF), Av ailable Transfer Capability (ATC), PV and QV Curves (PVQV), Automation Serv er (SimAuto); Build September 24, 2007
base case: SONLA (1200)
L_03512DNO_PL_1-04419PL_PK_1C1: SONLA (1200)
L_04022DL_TDINH-04129TD_DLINHC1: SONLA (1200)
Nominal Shift
1,0005000
PU Volt
0.989
0.988
0.987

0.986
0.985
0.984
0.983
0.982
PWSIM V13 Optimal Power Flow (OPF), Security Constrained OPF (SCOPF), Available Transfer Capability (ATC), PV and QV Curves (PVQV), Automation Serv er (SimAuto); Build September 24, 2007
base case: PHULAM (4400)
L_03512DNO_PL_1-04419PL_PK_1C1: PHULAM (4400)
L_04022DL_TDINH-04129TD_DLINHC1: PHULAM (4400)
Nominal Shift
1,0005000
PU Volt
0.965
0.96
0.955
0.95
0.945
0.94
PWSIM V13 Optimal Power Flow (OPF), Security Constrained OPF (SCOPF), Av ailable Transfer Capability (ATC), PV and QV Curves (PVQV), Automation Server (SimAuto); Build September 24, 2007
base case: PHUMY (4650)
L_03512DNO_PL_1-04419PL_PK_1C1: PHUMY (4650)
L_04022DL_TDINH-04129TD_DLINHC1: PHUMY (4650)
Nominal Shift
1,0005000
PU Volt
0.975
0.97
0.965
0.96