NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG THÔNG TIN TÍNH TOÁN VÀ PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ LƯỚI ĐIỆN Ở VIỆT NAM

LỜI CẢM ƠN
Thực tập môn học là cơ hội tốt để những sinh viên khi vẫn còn ngồi trên ghế
giảng đƣờng Đại Học có cơ hội tiếp cận với công việc thực tế, đƣợc làm quen với môi
trƣờng làm việc, cũng nhƣ phong cách làm việc thực tế trƣớc khi ra trƣờng.
Lời đầu tiên, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô trong khoa công
nghệ thông tin những ngƣời mang đến cho em nguồn tri thức quý báu và những lời
khuyên bổ ích đã tạo điều kiện và giúp đỡ em trong thời gian học tập vừa qua.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn và biết ơn tới thầy Lê Mạnh Hùng đã chỉ bảo và
hƣớng dẫn tận tình cho chúng em trong suốt quá trình học tập và làm đề tài.
Chúng em cũng xin cảm ơn đến những ngƣời bạn của mình, những ngƣời đã cho
em những lời khuyên, bí quyết học tập, những tài liệu bổ ích giúp em hoàn thành tốt
công tác học tập và nghiên cứu của mình.
Chúng em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Năng Duy
Đào Công Sự

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƢƠNG 1. MÔ HÌNH LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI Ở VIỆT NAM 2
1.1 Lƣới hệ thống 2
1.2 Lƣới truyền tải. 2
1.3 Lƣới phân phối 3
1.4 Các loại sơ đồ hệ thống lƣới phân phối. 6
1.4.1 Sơ đồ hình tia. 6
1.4.2 Sơ đồ hình tia đƣợc cải tiến. 6
1.4.3 Hình vòng phía cao áp – hình tia phía hạ áp. 7
CHƢƠNG 2. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP VÀ PHÂN BỐ CÔNG
SUẤT 9
2.1 Lý thuyết các phƣơng pháp lặp. 9

2.1.1 Phƣơng pháp Gauss – Seidel. 9
2.1.2 Phƣơng pháp Newton – Raphson. 10
2.2 Phân bố công suất trong lƣới điện. 11
2.2.1 Phƣơng trình cân bằng công suất. 11
2.2.2 Phƣơng pháp Gauss – Seidel giải bài toán phân bố công suất. 12
2.2.3 Phƣơng pháp Newton – Raphson giải bài toán phân bố công suất 13
CHƢƠNG 3. TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN TÍNH TOÁN VÀ PHÂN
TÍCH 16
3.1 Nhu cầu về điện và vai trò của các hệ thông tính toán và phân tích lƣới điện đối
với ngành điện ở Việt Nam 16
3.2 Tình hình ứng dụng thực tế của các hệ thống thông tin tính toán và phân tích. 16
CHƢƠNG 4. NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG THÔNG TIN TÍNH TOÁN
VÀ PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ LƢỚI ĐIỆN Ở VIỆT NAM 20
4.1 Nhận xét chung về thiết kế và xây dựng chƣơng trình. 20
4.2 Đánh giá 20
KẾT LUẬN……. 21



DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Lƣới truyền tải cao thế. 3
Hình 1.2: Lƣới phân phối cao thế - trung thế 4
Hình 1.3: Lƣới phân phối trung thế - hạ thế 5
Hình 1.4: Các trạm biến áp phân phối 5
Hình 3.1: Giao diện một phần phần mềm PSS/ADEPT 17



DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1: Nhu cầu về điện ở Việt Nam. 16

1
LỜI NÓI ĐẦU
Sự phát triển của các hệ thống điện trên thế giới hiện nay đi theo con đƣờng tập
trung hoá sản xuất điện năng, trên cơ sở các nhà máy điện lớn, phát triển và hợp nhất
các hệ thống năng lƣợng. Điều đó dẫn đến sự cần thiết phải xây dựng và mở rộng các
mạng điện áp cao và siêu cao. Do đó việc phân tích các chế độ xác lập của mạng và hệ
thống điện phức tạp là một phần kiến thức rất quan trọng đối với các kỹ sƣ chuyên
ngành "Hệ thống điện".
Thời gian gần đây, hệ thống lƣới điện của chúng ta không ngừng phát triển
mở rộng, theo đó các yêu cầu cung cấp điện liên tục cho khách hàng với chất lƣợng
điện năng ngày càng cao cũng gia tăng. Thiết bị trên lƣới điện phân phối hiện nay
vốn có đặc điểm là đa dạng về chủng loại, phức tạp về cấu tạo. Quá trình vận
hành nhằm thực hiện những thao tác mang tính lập đi lập lại nhiều lần nhƣng lại
đòi hỏi độ chính xác cao vì vậy rất cần thiết phải tự động hóa bằng cách đƣa nhiều
thiết bị tự động, xử lý thông tin tự động nhằm tăng khả năng truyền đạt và xử lý
thông tin. Với máy tính và các phần mềm chuyên dùng chúng ta có thể ngăn chặn
trƣớc và hạn chế hỏng hóc trong quá trình vận hành lƣới điện. Những thành tựu mới
về CNTT nhƣ khả năng lƣu trữ của phần cứng, tốc độ tính toán, các phƣơng pháp
hệ chuyên gia, mạng neuron,…đã cung cấp những phƣơng tiện và công cụ mạnh để
tăng cƣờng nghiên cứu mở rộng ứng dụng trong lĩnh vực điện năng. Đảm bảo và
giữ vững mối liên hệ hữu cơ của các thành phần trong hệ thống sản xuất truyền tải,
phân phối và sử dụng điện năng.


2
CHƢƠNG 1. MÔ HÌNH LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI Ở VIỆT NAM
1.1 Lƣới hệ thống.
Lƣới hệ thống bao gồm các đƣờng dây tải điện và trạm biến áp khu vực, nối liền

các nhà máy điện tạo thành hệ thống điện.
Đặc điểm:
 Lƣới có nhiều mạch vòng kín để khi ngắt điện bảo quản đƣờng dây hoặc sự cố
l đến 2 đƣờng dây vẫn đảm bảo liên lạc hệ thống. Vận hành kín để bảo đảm
liên lạc thƣờng xuyên và chắc chắn giữa các nhà máy điện với nhau và với phụ
tải.
 Điện áp từ 110 kV đến 500 kV.
1.2 Lƣới truyền tải.
Lƣới truyền tải làm nhiệm vụ tải điện từ các trạm khu vực đến các trạm trung
gian.
Đặc điểm của lƣới truyền tải:
 Sơ đồ kín có dự phòng: 2 lộ song song, có dự phòng ở lƣới phân phối. Vận
hành hở vì lý do hạn chế dòng ngắn mạch. Có thiết bị tự đóng nguồn dự trữ
khi sự cố.
 Điện áp 35 kV, 110 kV, 220 kV.
 Thực hiện bằng đƣờng dây trên không là chính, trong các trƣờng hợp không
thể làm đƣờng dây trên không thì dùng cáp ngầm.
 Phải bảo quản định kỳ hàng năm.
3

Hình 1.1: Lưới truyền tải cao thế.
1.3 Lƣới phân phối.
Lƣới phân phối làm nhiệm vụ phân phối điện năng từ các trạm trung gian (hoặc
TKV hoặc thanh cái nhà máy điện) cho các phụ tải.
Đặc điểm của hệ thống lƣới phân phối:
 Cung cấp điện trực tiếp đến ngƣời sử dụng. Trong công cuộc phát triển đất
nƣớc hiện nay, việc cung cấp điện năng là một trong những ngành quan tâm
hàng đầu của Chính Phủ nói chung và của Thành Phố nói riêng. Vì vậy để
đảm bảo chất lƣợng điện năng thì việc nghiên cứu, thiết kế hệ thống lƣới điện
phân phối là hết sức quan trọng.

 Hệ thống phân phối điện năng đƣợc xây dựng và lắp đặt phải đảm bảo nhận
điện năng từ một hay nhiều nguồn cung cấp và phân phối đến các hộ tiêu thụ.
 Lƣới phân phối trung áp có điện áp 6, 10,15,22, 35kV phân phối điện cho các
trạm phân phối trung hạ áp, lƣới hạ áp 220/380V cấp điện cho các phụ tải hạ
áp.
 Đảm bảo cung cấp điện tiêu thụ ít gây ra mất điện nhất. Bằng các biện pháp cụ
thể nhƣ có thể có nhiều nguồn cung cấp, có đƣờng dây dự phòng, có nguồn
thay thế nhƣ máy phát …
4
 Lƣới điện phân phối vận hành dễ dàng linh hoạt và phù hợp với việc phát triển
lƣới điện trong tƣơng lai.
 Đảm bảo chất lƣợng điện năng cao nhất về ổn định tần số và ổn định điện
áp.Độ biến thiên điện áp cho phép là  5% U
đm

 Đảm bảo chi phí duy tu, bảo dƣỡng là nhỏ nhất.

Hình 1.2: Lưới phân phối cao thế - trung thế
5

Hình 1.3: Lưới phân phối trung thế - hạ thế

Hình 1.4: Các trạm biến áp phân phối

6
1.4 Các loại sơ đồ hệ thống lƣới phân phối.
Khi thiết kế xây dựng lƣới phân phối có thể chọn một trong các hệ thống điện
chính sau:
 Hệ thống hình tia đơn giản.
 Hệ thống hình vòng phía cao áp – hình tia phía hạ áp.

 Hệ thống chọn lọc phía cao áp – hệ thống chọn lọc phía hạ áp.
 Hai nguồn phía cao áp – hệ thống chọn lọc phía hạ áp.
 Hệ thống mang hình nút.
1.4.1 Sơ đồ hình tia.
Điều thuận lợi hình tia đơn giản nhận điện ở cấp điện áp cơ bản tại một trạm đơn
và hạ điện áp xuống cấp sử dụng.
Trong trƣờng hợp này khách hàng nhận điện từ hệ thống cao áp và thông qua cơ
cấu đóng cắt cao áp, máy biến áp cùng với tủ phân phối phía hạ áp, thiết bị có thể tháo
ra bằng cầu dao, cách ly phía cao áp, cách ly máy biến áp và cách ly tủ phân phối phía
hạ áp. Đƣờng dây phía hạ áp chạy từ tủ phân phối nối với các Panelboard, ở đây là nơi
tiếp nhận tải của nó. Mỗi đƣờng dây đƣợc nối với tủ phân phối thông qua máy cắt hay
thiết bị quá dòng.
Từ đƣờng đó toàn bộ tải đƣợc cung cấp điện từ một nguồn đơn, điều thuận lợi ở
đây là có thể cấp điện cho nhiều loại tải khác nhau làm giảm tối đa việc lắp đặt máy
biến áp. Tuy nhiên độ sụt áp cao và hiệu quả sử dụng lại thấp bởi vì những đƣờng dây
cấp điện bên hạ áp là nguồn cung cấp đơn. Giá thành của đƣờng dây và máy cắt bên hạ
áp rất cao khi dây dẫn và công suất MBA trên 1000KVA.
Khi có sự cố ở thanh cái thứ cấp hay trong máy biến áp nguồn thì sẽ cắt toàn bộ
tải. Không thể phục vụ cấp điện cho đến khi việc sửa chữa kết thúc. Sự cố ở đƣờng
dây hạ áp sẽ cắt toàn bộ tải trên đƣờng dây đó.
Một sơ đồ hình tia cải tiến để có thể cung cấp điện tốt hơn cho hộ tiêu thụ đƣợc
trình bày trong sơ đồ sau đây:
1.4.2 Sơ đồ hình tia đƣợc cải tiến.
Từ máy biến áp chính, các đƣờng dây đƣợc nối đến các trạm hạ áp thông qua
những máy cắt phân phối. Mỗi vùng phụ tải sẽ nhận đƣợc điện năng từ trạm hạ áp đơn
vị. Điện áp cao từng bƣớc đƣợc hạ xuống ở cấp điện áp thấp hơn phù hợp với từng phụ
tải. Máy biến áp đƣợc nối đến các thanh cái phụ tải của chúng thông qua một máy cắt.
7
Mỗi trạm hạ áp đơn vị là sự kết hợp giữa máy biến áp ba pha, cầu chì bên cao áp
và tủ phân phối bên hạ áp. Tất cả đƣợc nối với máy cắt hoặc cầu chì. Những mạch này

đƣợc kết nối với tải qua những thiết bị bảo vệ.
Mỗi máy biến áp xác định rõ một vùng phụ tải và phải có khả năng đáp ứng trong
trƣờng hợp tải lớn nhất. Nếu có bất kỳ sự thay đổi giữa các vùng phụ tải, đòi hỏi các
máy biến áp phải có công suất lớn hơn so với trong trƣờng hợp sơ đồ hình tia đơn
giản. Tuy nhiên do công suất đƣợc phân phối đến tải ở điện áp cao nên tổn thất điện
năng, chi phí lắp đặt giảm xuống, độ ổn định điện áp đƣợc cải thiện.
So với sơ đồ hình tia chƣa cải tiến, sơ đồ này sẽ giảm đƣợc chi phí đầu tƣ khi
công suất yêu cầu lớn hơn 1000kVA. Một sự cố ở phía thứ cấp hoặc ở máy biến áp
phân phối chỉ làm mất điện trong phạm vi phụ tải mà máy biến áp đó đảm trách.
Việc giảm số lƣợng máy biến áp trên đƣờng dây phía sơ cấp sẽ làm tăng tính linh
hoạt cung cấp điện của hệ thống. Tối ƣu hóa về vận hành cũng nhƣ chi phí lắp đặt hệ
thống phải đƣợc tính toán sao cho mức độ an toàn và tính liên tục cung cấp điện nằm
trong các tiêu chuẩn đề ra.
1.4.3 Hình vòng phía cao áp – hình tia phía hạ áp.
Hệ thống này bao gồm một hay nhiều vòng ở phía cao áp với hai hay nhiều máy
biến áp nối trên một vòng. Hệ thống này là loại có hiệu quả nhất. Khi có hai vòng phục
vụ không ảnh hƣởng đến nhau.
Mỗi vòng phía cao áp đƣợc vận hành khi có một cầu dao phân đoạn ở vị trí mở
để ngăn sự hoạt động song song của những nguồn. Khi trạm đơn vị bên hạ áp đƣợc
dùng, mỗi máy biến áp có hai dao cách ly phân đoạn và cầu chì của tải bên cao áp.
Bằng cách đóng cầu dao phân đoạn thích hợp, nó có thể không nối với một vài phần
còn lại của hệ thống. Bằng cách mở cơ cấu đóng ngắt máy biến áp, nó có thể không
nối một vài máy biến áp của vùng.
Cơ cấu khoá thƣờng đƣợc dùng để ngăn ngừa sự hoạt động song song của hai
đƣờng dây nguồn. Một cơ cấu tự động có thể đƣợc điều khiển giữa hai máy cắt chính
và máy cắt liên kết.
Sơ đồ này rất đảm bảo và phục hồi nhanh chóng khi có sự cố:
 Việc cách ly thiết bị cơ bản xảy ra trên một đƣờng dây đến, máy cắt chính liên
quan đƣợc mở ra và sau đó máy cắt liên kết đƣợc đóng lại có thể bằng tay hay
bằng cơ cấu chuyển đổi tự động.

8
 Khi một đƣờng dây phía cao áp bị sự cố, máy cắt vòng liên quan đƣợc mở ra
và thiết bị cắt toàn bộ tải tính đến dao cách ly vòng thƣờng mở. Xác định
chính các phần cáp bị sự cố, sau đó dao cách ly phân đoạn vòng khác đóng lại
và việc cấp điện cho trạm đơn vị hạ áp đƣợc phục hồi trong khi đƣờng dây bị
sự cố đƣợc thay thế.
 Nếu sự cố xảy ra trên đƣờng dây dẫn đến phía tải của một máy cắt đƣờng dây
vòng, máy cắt vòng sẽ đƣợc giữ vị trí mở sau khi nó cắt và dao cách ly phân
đoạn đƣợc thao tác mở ra vì thế đoạn dây sự cố có thể đƣợc phân ra và thay
thế. Dƣới tình trạng này tất cả các trạm đơn vị hạ áp đƣợc cung cấp thông qua
một máy cắt đƣờng dây vòng khác. Vì thế tất cả đƣờng dây nối của vòng phải
đƣợc chọn đủ cung cấp cho toàn bộ tải của vòng ấy.
 Khi máy biến áp bị sự cố hay bị quá tải, cầu chì cao áp của máy biến áp sẽ
chảy ra, và sau đó cơ cấu đóng ngắt đƣợc thao tác mở ra, không nối máy biến
áp với vòng nữa và việc tách ra với tất cả các tải của những trạm đơn vị khác
không bị ảnh hƣởng.


9
CHƢƠNG 2. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP VÀ PHÂN
BỐ CÔNG SUẤT
Bài toán tính toán chế độ xác lập là bài toán cơ bản nhất trong việc tính toán và
phân tích chế độ lƣới điện, giúp cho ngƣời vận hành có các thông số về dòng điện,
dòng công suất, giá trị điện áp trên lƣới điện, từ đó đƣa ra phƣơng thức để vận hành.
Chúng ta biết rằng có ba phƣơng pháp tính phân bố công suất thƣờng đƣợc sử
dụng là: phƣơng pháp Newton-Raphson, phƣơng pháp phân lập nhanh, và phƣơng
pháp Gauss-Seidel. Mỗi phƣơng pháp có những đặc tính hội tụ khác nhau, thƣờng thì
ta chọn phƣơng pháp có khả năng thực hiện tốt nhất. Việc lựa chọn phƣơng pháp tính
nào còn tuỳ thuộc vào cấu hình hệ thống, máy phát, đặc tính tải và mức điện áp tại ban
đầu tại các nút.

Trong bài toán phân bố công suất trong lƣới điện thƣờng dùng phƣơng trình liên
lạc giữa điện áp nút và dòng nút thông qua ma trận tổng dẫn nút. Nếu biết dòng nút, có
thể tìm đƣợc điện áp nút. Tuy vậy, trong lƣới điện thƣờng cho công suất hơn là dòng
điện. Nhƣ vậy, phƣơng trình liên quan là phƣơng trình phi tuyến và là phƣơng trình
phân bố công suất đƣợc giải bằng phƣơng pháp lặp.
Trong chƣơng này ta sẽ tìm hiểu về một số phƣơng pháp lặp thƣờng đƣợc sử
dụng và ứng dụng của các phƣơng pháp này để giải quyết các bài toán tính toán chế độ
xác lập – phân bố công suất trong hệ thống.
2.1 Lý thuyết các phƣơng pháp lặp.
2.1.1 Phƣơng pháp Gauss – Seidel.
Từ phƣơng trình f(x) = 0 ta suy ra x = g(x)
Nhƣ vậy quan hệ giữa lần lặp thứ k và k+1 là x
(k+1)
= g(x
(k)
)
Kết quả chấp nhận khi

 )k()1k(
xx

=> Nhận xét: Tốc độ hội tụ chậm, vì thế có thể làm tăng tốc hội tụ bằng cách
dùng thuật toán gia tốc với hệ số gia tốc :
x
(k+1)
= x
(k)
+ [g(x
(k)
) – x

(k)
]

Nếu có n phƣơng trình với n ẩn số:
f
1
(x
1
,x
2
,…,xn) = c
1
=> x
1
= c
1
+ g
1
(x
1,
x
2,
,…,xn)
10
f
2
(x
1
,x
2

,…,xn) = c
2
=> x
2
= c
2
+ g
2
(x
1,
x
2,
,…,xn)
……
fn(x
1
,x
2
,…,xn) = cn => xn = cn + gn(x
1,
x
2,
,…,xn)
Bằng phƣơng pháp lặp, ta có đƣợc: x
1
(0)
; x
2
(0)
;…; xn

(0)

 x
1
(1)
; x
2
(1)
;…; xn
(1)

 …
Trong phƣơng pháp Gauss – Seldel, các giá trị mới của các ẩn số xi vừa đƣợc
tính trong các phƣơng trình trên liền đƣợc thay thế ngay vào các phƣơng trình kế tiếp.
Hội tụ sẽ đạt đƣợc khi sai biệt giữa các giá trị cần tính sau so với lần tính trƣớc nhỏ
hơn một hệ số quy định. Có thể dùng hệ số gia tốc x
(k+1)
= x
(k)
+ (xi
(k+1)
– xi
(k)
).
2.1.2 Phƣơng pháp Newton – Raphson.
Cho phƣơng trình f(x) = c, ta xây dựng đƣợc nhƣ sau:
x
(k+1)
= x
(k)

+
)k(
)k(
dx
df
)x(fc







và đại lƣợng
)k(
)k(
dx
df
)x(fc







gọi là sai số lần lặp thứ k x
(k)

=> Nhận xét: Phƣơng pháp hội tụ rất nhanh

Nếu có n phƣơng trình với n ẩn số:










nn21n
2n212
1n211
c)x, ,x,x(f

c)x, ,x,x(f
c)x, ,x,x(f

Suy ra X
(k+1)
= X
(k)
+ X
(k)

Với X
(k)
=


















)k(
n
)k(
2
)k(
1
x

x
x
=
)k(
)k(
J

c


c
(k)
=

















)k(
nn
)k(
22
)k(
11
)f(c

)f(c
)f(c


11
J
(k)
=




















































































































)k(
n
n
)k(
2
n
)k(
1
n
)k(
n
2
)k(
2
2
)k(
1
2
)k(
n
1
)k(
2
1
)k(
1
1
x
f

x
f
x
f

x
f

x
f
x
f
x
f

x
f
x
f
là ma trận Jacobian
2.2 Phân bố công suất trong lƣới điện.
Phân bố công suất trong lƣới điện nhằm quy hoạch, hoạch định kinh tế, dự kiến
tƣơng lai,…. Mục đích là tìm giá trị điện áp, góc pha tại mỗi nút và công suất tác động,
phản kháng chạy trên mỗi nhánh (|V|, ,P,Q). có 3 loại nút:
 Nút nguồn: Đƣợc chọn làm cơ sở khi điện áp và góc pha tại đó biết trƣớc. Nút
này cân bằng khác nhau giữa tải tiêu thụ và công suất phát ra do có tổn thất
trên lƣới điện.
 Nút phụ tải: Tại đó P, Q của tải đƣợc biết, còn điện áp, góc pha chƣa biết, còn
gọi là nút P – Q.

Nút điều chỉnh điện áp: Tại đó, P, V đƣợc xác định, góc pha và Q cần đƣợc xác
dịnh, còn gọi là nút P – V.
2.2.1 Phƣơng trình cân bằng công suất.
Ii = yi
0
Vi + yi
1
(Vi – V
1
) + yi
2
(Vi – V
2
) + … + yin(Vi - Vn)
= (yi
0
+ yi
1
+ yi
2
+ … + yin)Vi – yi
1
Vi
1
– yi
2
V
1
- … - yinVn
 Ii = Vi




n
1j
jij
n
0j
ij
Vyy
với j  i
Công suất tại nút i:
Pi + jQi = Vi
*
i
I
hay Ii =
*
i
ii
V
jQP 






n
1j

jij
n
1j
iji
*
i
ii
VyyV
V
jQP
với j  i
12
2.2.2 Phƣơng pháp Gauss – Seidel giải bài toán phân bố công suất.
Vi
(k+1)
=





ij
n
1j
)k(
jij
)k(
*
i
)k(

*
i
ch
S
i
y
Vy
V
jQP
trong đó (j  i)
Với PiSch

– jQiSch
:
công suất tác dụng và phản kháng (với nút nguồn, PiSch và
QiSch có giá trị dƣơng; với nút tải, PiSch và QiSch có giá trị âm
Pi
(k+1)
= Real









]VyyV[V
n

1j
)k(
jij
n
0j
ij
)k(
i
)k(*
i

-Qi
(k+1)
= Image









]VyyV[V
n
1j
)k(
jij
n
0j

ij
)k(
i
)k(*
i

Hay: Pi
(k+1)
= Real














]VYV[V
n
ij
1j
)k(
jij
)k(

i
)k(*
i

Qi
(k+1)
= -Image














)VYYV(V
n
ij
1j
)k(
jijii
)k(
i
)k(*

i

Có thể dùng thêm hệ số gia tốc : Vi
(r+1)
có thể chấp nhận
= Vi
(r)
+ (Vi
(r+1)
– Vi
(r))

Vi
(k+1)
có thể chấp nhận
= Vi
(k)
+ (Vi
(k+1)
– Vi
(k))
với  = 1.3  1.7
Quá trình hội tụ khi so sánh giữa phần thực, phần ảo của điện áp nút giữa các lần
lặp sát nhau trong vòng cho phép:
| ei
(k+1)
– ei
(k)
|   và | fi
(k+1)

– fi
(k)
|  
Tính toán dòng chảy công suất và tổn thất:
Iij = Il + Ii
0
= yij(Vi - Vj) + yi
0
Vi
Iji = -Il + Ij
0
= yij(Vj - Vi) + yj
0
Vj
Dòng công suất Sij từ nút i đến nút j và Sji
ø
từ nút j đến nút i lần lƣợt là Sij =
ViIij
*
và Sji = VjIji
*
.
Tổn thất trên đƣờng dây nối nút i và j là: SLij = Sij + Sji
13
2.2.3 Phƣơng pháp Newton – Raphson giải bài toán phân bố công suất.
Do hội tụ bậc hai, phƣơng pháp Newton – Raphson thƣờng đƣợc dùng. Số lần
hội tụ không phụ thuộc vào số nút
Ii =




n
jij
n
0j
iji
VyyV
với j  i
Viết lại: Ii
*
=


n
1j
jij
VY
với j có thể bằng i
Viết dƣới dạng cực: Ii =



n
1j
jijjij
VY

Công suất tại nút i: Pi –jQi = Vi
*
Ii =

ii
V 



n
1j
jijjij
VY

Tách riêng phần thực và phần ảo, ta có:
Pi =
)cos(YVV
jiij
n
1j
ijji



(1)
Qi = -
)sin(YVV
jiij
n
1j
ijji




(2)
Đây là phƣơng trình phi tuyến theo các biến độc lập, điện áp đƣợc tính theo đơn
vị tƣơng đối, góc pha là rad. Ta có 2 phƣơng trình cho mỗi nút tải cho bởi (1) và (2) và
1 phƣơng trình cho mỗi nút điều khiển điện áp cho bởi (2)
Theo phƣơng pháp Newton – Raphson:






















)(
)(
2

)(
)(
2


k
n
k
k
n
k
Q
Q
P
P
=






























































)()(
2
)(
2
)(
2
)(
2
)(
2
2
)(
2
)(

2
2
)()(
2
)()(
2
)(
2
)(
2
2
)(
2
)(
2
2





k
n
n
k
n
k
n
k
n

k
n
kk
n
k
k
n
n
k
n
k
n
n
k
n
k
n
kk
n
k
V
Q
V
QQQ
V
Q
V
QQQ
V
P

V
PPP
V
P
V
PPP



























)(
)(
2
)(
2


k
n
k
n
k
V
V



Trong phƣơng trình trên, nút i đƣợc coi là nút cơ sở
=>






























V
JJ
JJ
Q
P
43
21

14
Thành phần J

1
:





n
ji
jiij
i
)sin(YijVjVi
Pi
(3)
)sin(YVV
Pi
jiijijji
j



với i  j (4)
Thành phần J
2
:
)cos(YVcosYV2
V
Pi
jiij
n

ij
ijjiiiii
i






(5)
)cos(YV
V
Pi
jiijiji
j



với i  j (6)
Thành phần J
3
:





n
ji
jiij

i
i
)cos(YijVjVi
Q
(7)
)cos(YVV
Q
jiijijji
j
i



(8)
Thành phần J
4
:





n
ij
jiijijjiiiii
i
i
)sin(YVsinYV2
V
Q

(9)
)sin(YV
V
Q
jiijiji
j
i



với i  j (10)
Các số hạng Pi
(k)
và Qi
(k)
là sai biệt giữa giá trị tính toán và giá trị đặt sẵn, gọi
là sai biệt công suất
Pi
(k)
= PiSch – Pi
(k)
(11)
Qi
(k)
= QiSch – Qi
(k)
(12)
Các giá trị mới của điện áp nút:

i

(k+1)
= 
i
(k)
+ 
i
(k)
(13)
| Vi
(k+1)
| = | Vi
(k)
| + | Vi
(k)
| (14)
Nhƣ vậy, giải thuật Newton – Raphson nhƣ sau:
 Đối với nút tải, PiSch, QiSch đã cho sẵn, điện áp và pha tại nút nguồn đặt
bằng 1 và 0, suy ra | Vi |
(0)
= 1.0 và 
i
(0)
= 0. đối với điều chỉnh điện áp, | Vi

|
15
và PiSch
-
cho sẵn, góc pha đƣợc cho bằng góc pha của nút nguồn, nghĩa là 
i

(0)

= 0
 Đối với nút tải, Pi
(k)
và Qi
(k)
đƣợc tính từ (1) và (2) và Pi
(k)
và Qi
(k)
từ (11)
và (12)
 Đối với nút điều khiển điện áp, Pi
(k)
và Pi
(k)
tính từ (1) và (11)
 Các phần tử của ma trận Jacobian (J
1
, J
2
, J
3
, J
4
) đƣợc tính từ (3), (4), ….,(10)
 Giải phƣơng trình






























V
JJ
JJ

Q
P
43
21
trực tiếp bằng phƣơng pháp khử
Gauss hay thừa số tam giác đƣợc sắp xếp tối ƣu
 Tính toán các giá trị mới của | Vi | và 
i
từ (13), (14)
 Tiếp tục cho đến khi | Pi
(k)
| và | Qi
(k)
| nhỏ hơn một sai số  cho trƣớc.


16
CHƢƠNG 3. TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN TÍNH TOÁN VÀ
PHÂN TÍCH
3.1 Nhu cầu về điện và vai trò của các hệ thông tính toán và phân tích lƣới điện
đối với ngành điện ở Việt Nam.
Ở Việt Nam ngành điện là một ngành chủ chốt có tỷ trọng phát triển kinh tế khá
cao. Tốc độ phát triển bình quân của ngành điện là 18% - 20 %. Nhu cầu sử dụng điện
của ngƣời dân theo đó cũng tăng lên đáng kể.
Giai đoạn từ năm 2005 – 2010 trung bình một năm tăng thêm trên 3000MW
Giai đoạn từ năm 2010 – 2015 trung bình một năm tăng thêm 7000MW
Bảng 3.1: Nhu cầu về điện ở Việt Nam.
Năm
2005
2010

2015
N
lm
(MW)
11286
25857- 27000
60000 - 70000
E
Sản xuất
(tỷ
kwh)
53,5
124
257
E
Thƣơng phẩm

(tỷ kwh)

45,6
107
223
E
o Thƣơng phẩm
(tỷ kwh)
550
1200
2300
Qua đó ta có thể nhận thấy đƣợc tốc độ phát triển của ngành điện rất nhanh. Vì
thế việc ứng dụng các hệ thống thông tin và phân tích lƣới điện đóng vai trò rất lớn

cho tình hình chung.
 Đảm bảo tính đúng đắn, chính xác.
 Giải quyết các vấn đề một các nhanh chóng.
 Tiết kiệm chi phí và nguồn nhân lực.
3.2 Tình hình ứng dụng thực tế của các hệ thống thông tin tính toán và phân
tích.
Hiện nay việc áp dụng các hệ thống thông tin tính toán và phân tích lƣới điện vào
hệ thống lƣới điện còn chƣa phổ biến rộng rãi. Một số nơi còn thực hiện tính toán và
phân tích một cách thủ công và thiếu chính xác.Vì vậy, việc áp dụng các phần mềm hệ
thống thông tin tính toán và phân tích lƣới điện vào hệ thống điện của Việt Nam là rất
đúng đắn và cần thiết .
17
Các phần mềm, hệ thống thông tin tính toán và phân tích lƣới điện đang đƣợc
ứng dụng trong hệ thống điện tại Việt Nam nhƣ :
PSS/ADEPT, PSAM, PSAS: là các phần mềm thực hiện giải quyết các bài toán
tính toán, tối ƣu… một cách khá trực quan nhờ đƣợc mô phỏng lại.
GIS POWER : là chƣơng trình phân tích tính toán và quản lý lƣới điện dựa trên
các dữ liệu bản đồ có sẵn hoặc do ngƣời sử dụng tạo ra trên phần mềm khác hoặc ngay
trên GIS.
….
Dưới đây là phần tìm hiểu về một hệ thống thông tin tính toán và phân tích trong
lưới điện – Phần mềm PSS/ADEPT.

Hình 3.1: Giao diện một phần phần mềm PSS/ADEPT
PSS/ADEPT (Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering
Productivity Tool) là phần mềm tính toán và phân tích lƣới điện phân phối đƣợc xây
dựng và phát triển bởi nhóm phần mềm “A Shaw Group Company, Power
Technologies International (PTI)” thuộc “Siemens Power Transmission &
Distribution, Inc”. PSS/ADEPT là một module trong số các gói phần mềm PSS
TM

.
PSS/ADEPT là một phần mềm rất hữu ích trong quản lý hệ thống lƣới điện, nó đƣợc
dùng phổ biển để giải quyết các bài toán tính toán chế độ xác lập, ngắn mạch, tụ bù,
tổn thất điện năng… trong lƣới điện phân phối, hiện nay trên thế giới có đến hơn 164
18
công ty điện lực của các quốc gia sử dụng vào việc tính toán và phân tích chế độ hệ
thống điện.
PSS/ADEPT đƣợc đánh giá là phần mềm dễ sử dụng, khả năng đồ họa giúp cho
ngƣời dùng trực quan tốt, cơ sở dữ liệu đƣợc xây dựng đầy đủ, và đặc biệt là dữ liệu có
thể chuyển đổi ở nhiều định dạng khác nhau nhƣ .text, .dat, …
Việc mã hóa và bảo mật dữ liệu đƣợc quan tâm trong phần mềm, đảm bảo tính
bảo mật trong việc tính toán, phân tích bài toán.
Các bài toán trong lƣới điện cũng đƣợc chia thành các module trong phần mềm
giúp cho ngƣời sử dụng dễ dàng thao tác. Số lƣợng các bài toán là 8 bài toán chính
trong phân tích lƣới điện.
Cấu trúc và chức năng của phần mềm.
Dƣới góc độ tìm hiểu về việc xây dựng phần mềm kỹ thuật nói chung và đặc biệt
là phần mềm trong hệ thống điện, do đó tác giả mong muốn tìm hiểu về mặt CNTT
trong việc xây dựng chƣơng trình. Phần mềm PSS/ADEPT là phần mềm áp dụng cho
việc mô phỏng và tính toán các bài toán trong lƣới điện phân phối. Điểm nổi bật trong
phần mềm này đó là xây dựng đƣợc mô phỏng các phần tử trong lƣới điện một cách
trực quan giúp ngƣời dùng dễ sử dụng. Việc thiết kế cơ sở dữ liệu cũng đƣợc sử dụng
nhiều định dạng để lƣu dữ liệu. Dữ liệu đƣợc lƣu trữ trong file access, giúp cho dung
lƣợng bé, khả năng truy cập nhanh. Ngoài ra trong phần thiết kế và nhập dữ liệu,
PSS/ADEPT cho phép ngƣời dùng có thể chuyển đổi từ excel, text, .dat vào trong cơ
sở dữ liệu của mình
Thiết kế đồ họa:
Toàn bộ giao diện chính đƣợc chia thành nhiều phần khác nhau. Giúp cho ngƣời
dùng có thể quan sát tổng quát toàn bộ chƣơng trình, các module tính toán đƣợc thiết
kế trực tiếp trên thanh công cụ. Ngoài ra phần mềm còn có bảng danh sách các list

thiết bị, giúp cho ngƣời dùng dễ dàng quản lý, tìm kiếm thiết bị trong sơ đồ.
Các phần tử trong lƣới điện đƣợc sử dụng ngôn ngữ C để xây dựng, do đó tính
linh hoạt trong việc di chuyển, thêm bớt, sửa xóa, phóng to, thu nhỏ, các đối tƣợng
đƣợc thực hiện nhanh chóng. Việc thiết kế lƣới điện cũng đƣợc dễ dàng hơn khi trên
giao diện vẽ các đối tƣợng đƣợc thiết kế theo dạng lƣới.
Việc nhập dữ liệu của các phần tử cũng đƣợc nhập trực quan trên các form của
đối tƣợng, bằng thao tác click trên đối tƣợng, phần mềm sẽ xuất hiện form đầy đủ các
thông tin cho ngƣời dung nhập vào.
19
Ví dụ cụ thể: Để tạo một sơ đồ lƣới đơn giản trên PSS/ADEPT
Phải thiết lập các thông số trƣớc khi thực hiện vẽ sơ đồ, phân tích hay tính toán
một project. PSS/ADEPT cho phép chúng ta thiết lập thông số một cách độc lập với
từng ngƣời sử dụng (user profile). Thƣ viện dây dẫn Construction dictionary
(PTI.CON) trong PSS/ADEPT là file định dạng dƣới mã ASCCI cung cấp các dữ liệu
cho hệ thống nhƣ trở kháng, thông số dây, máy biến áp…
Ta cũng có thể tạo ra những file thƣ viện dây dẫn, máy biến áp… phù hợp với
lƣới điện các file đó với phần mở rộng là .con. Chúng soạn thảo trong bất kỳ một ứng
dụng soạn thảo nào nhƣ Word, Notepad, WordPad…
Cơ sở dữ liệu:
 Cơ sở dữ liệu của PSS/ADEPT đƣợc thiết kế bằng CDSL Access, có ƣu điểm,
dễ dàng sử dụng, dung lƣợng bé, đáp ứng đƣợc cho các phần mềm kỹ thuật
 Dữ liệu cho phần thƣ viện đƣợc lƣu trữ dƣới dạng text, các thông tin của thiết
bị đƣợc định dạng dƣới dạng từng bản ghi
 Ngoài ra dữ liệu của PSS/ADEPT còn có thể cập nhật từ các thiết bị đo đầu
cuối và cập nhật thông qua các cổng com của máy tính
 PSS/ADEPT hỗ trợ các việc chuyển đổi dữ liệu từ nhiều phần mềm khác nhau.
Ngoài ra PSS/ADEPT có thể đọc đƣợc dữ liệu từ phần mềm Autocad.
 Định dạng cho các báo cáo cũng đƣợc thiết kế ở nhiều định dạng khác nhau,
giúp cho ngƣời sử dụng dễ dàng trong việc lập báo cáo.
Các giá trị thuộc tính (thông số) các phần tử của mô hình lƣới điện mô phỏng

trong phần mềm PSS/ADEPT lƣu trữ tại các bảng dữ liệu của mô hình.
Các chức năng của phần mềm PSS/ADEPT
Phần mềm PSS/ADEPT có 8 module chức năng chính nhƣ sau:
 Tính toán chế độ xác lập của hệ thống lƣới điện.
 Tính toán các loại ngắn mạch trong hệ thống.
 Tính toán xác định vị trí bù.
 Tính toán tìm điểm mở tối ƣu.
 Tính toán khởi động động cơ.
 Tính toán mô phỏng họa tần sóng hài.
 Tính toán phối hợp lắp đặt bảo vệ.
 Tính toán độ tin cậy của hệ thống.

20
CHƢƠNG 4. NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG THÔNG TIN
TÍNH TOÁN VÀ PHÂN TÍCH CHẾ ĐỘ LƢỚI ĐIỆN Ở VIỆT NAM
4.1 Nhận xét chung về thiết kế và xây dựng chƣơng trình.
 Hầu hết các hệ thống thông tin và phân tích đƣợc xây dựng theo hƣớng mô
phỏng đồ họa và thiết kế cơ sở dữ liệu đơn giản, tạo tính thân thiện cho ngƣời
sử dụng. Tốc độ xử lý nhanh, khả năng đồ họa trực quan
 Các bài toán tính toán trong phần mềm đƣợc sử dụng các thuật toán, các công
cụ tìm kiếm, các bài toán tối ƣu vào để giải các bài toán trong ngành điện, giúp
cho khả năng giải quyết các bài toán trong phần mềm đƣợc nhanh hơn, độ
chính xác tốt hơn.
 Bố cục và các chức năng trên thanh menu của chƣơng trình theo hƣớng giải
quyết các bài toán riêng biệt giúp ngƣời dùng dễ thao tác
 Một số phần mềm còn bổ sung các công cụ hỗ trợ trong việc tính toán và phân
tích bài toán.
 Xây dựng sử dụng ngôn ngữ C và cơ sở dữ liệu Access do đó cấu hình cho
máy tính cài đặt không cần yêu cầu quá cao.
4.2 Đánh giá

 Các hệ thống tƣơng đối ổn định ít xảy ra sự cố.
 Các hệ thống thƣờng có tính bảo mật cao.
VD : Phần mềm PSS/ADEPT sử dụng hệ thống khóa cứng thông qua 2 loại khóa
cứng để bảo vệ bản quyền cho phần mềm này: loại parallel gắn ở cổng máy in và loại
USB.
 Đa chức năng : Ngoài tính toán và phân tích còn có thể thực hiện mô phỏng
đối tƣợng trong lƣới điện.