Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải khu vực phía nam việt nam

LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang iv
TịM TT
Những hệ thống điện hiện hữu luôn tồn tại các nhánh xung yếu nhất có
khả năng dn đến quá tải thường xuyên. Khi mạng lưới truyền tải điện bị quá
sẽ là mt trong những nguyên nhân dn đến hệ thống bị sụp đ. Bằng nhiều
giải pháp, các nhà cung cấp điện luôn tìm cách giảm suất sự cố để hệ thống
điện về gần với trạng thái ổn định. Mt trong những giải pháp đưc đề cập
trong ni dung nghiên cứu này là ứng dụng tính hiệu quả của TCSC trong
điều khiển dòng công suất trên lưới để chống quá tải . Để giải quyết bài toán
đặt ra, ni dung nghiên cứu đưc trình bày như sau.
Nghiên cứu lý thuyết mặt cắt tối thiểu, ứng dụng giải thuật của chương
trình max-flow xác định tập hp những nhánh yếu nhất của hệ thống điện, mở
ra nhiều hướng nghiên cứu mới cho bài toán chống quá tải. Ni dung nghiên
cứu cũng chỉ ra rằng; vấn đề cốt lõi của bài toán chống quá tải là làm sao xác
định đưc điểm quá tải thường xuyên. Giải thuật đã đề xuất giải quyết đưc
vấn đề này. Hướng tiếp cận mới trong ni dung nghiên cứu này chính là sự
kết hp giữa giải thuật đề xuất và phần mềm giải bài toán phân bố công suất
Powerworld cùng với tính năng ưu việt của TCSC để chống quá tải hệ thống
điện. Kết quả của sự kết hp là lưu đồ xác định vị trí và dung lưng bù tối ưu
của TCSC trên lưới điện truyền tải.
Tính hiệu quả và khả năng ứng dụng của giải pháp đã đề xuất đưc
kiểm chứng trên hệ thống điện truyền tải miền Nam Việt Nam.
LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang v
SUMMARY
The existing electrical system there is always the most critical branch is
likely to lead to frequent overload. When the transmission network will be
one of the causes leading to system collapse. By many measures, the power
supply always looking for ways to reduce the problem to the system capacity
close to the steady state. One of the solutions mentioned in the content of this

research is the effective application of TCSC control power flows on the grid
to overload. To solve the problem posed, research contents are as follows.
Research minimun cut-set theoretically, suggested max-flow algorithms
application to determine collect electrical system's most weak branchs open up
many new research problems against overload. Content research also indicates
that; matter of anti-overload problem is how to define such overload often.
Algorithm proposed solving this problem. Approaches in the contents of this
research is the combination of proposed algorithms and software power
distribution calculation Powerworld with premium features of TCSC to fight
overload the electrical system. The result of the combination is to locate and
map the optimal compensation of TCSC capacity on the transmission grid.
The effectiveness and the applicability of the proposed solution has
been tested on the electricity transmission system in South Vietnam.

LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang vi
MC LC

Trang tựa Trang
Quyết định giao đề tài
Tóm tắt lý lịch trích ngang i
Lời cam đoan ii
Cảm tạ iii
Tóm tắt iv
Mục lục vi
Danh sách các từ viết tắt viii
Danh sách các hình và các hình ix
PHN A: GII THIỆU LUN VĔN
1. Đặt vấn đề 1
2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài 2

2.1 Mục tiêu của đề tài 2
2.2 Nhiệm vụ của đề tài 2
3. Điểm mới của luận văn 2
4. Giá trị thực tiễn của đề tài 2
PHN B: NI DUNG
CHNG 1: TNG QUAN V THIT B FACTS
1.1 Tính cần thiết của việc xác định vị trí FACTS 3
1.1.1 Giá điện thị trường 3
1.1.2 Những ứng dụng và li ích của FACTS 4
1.1.3 Vấn đề trọng tâm 5
1.2 Mô hình toán học của TCSC 6
1.2.1 Nguyên lý cấu tạo TCSC 6
1.2.2 Mô hình toán học của TCSC 8
1.2.3 ng dụng TCSC vào điều khiển dòng công suất 9
1.3 Các nghiên cứu s dụng FACTS trong chống nghẽn mạch 11
LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang vii
1.3.1 Tổng quan về các công trình thí nghiệm trước đây 12
1.3.2 Nhận xét 12
1.4 Các vấn đề cần cải tiến 12
1.5 Mặt cắt cực tiểu và dòng công suất cực đại 14
1.5.1 Cơ sở lý thuyết về mặt cắt tối thiểu và dòng công suất cực đại 14
1.5.2 ng dụng trong hệ thống điện 16
CHNG 2: MỌ HỊNH TOỄN HC
2.1 Phương pháp xác định mặt cắt tối thiểu 20
2.2 Lưu đồ xác định mặt cắt tối thiểu-luồng công suất cực đại 22
2.3 Bài toán phân bố công suất 30
2.4 Xác định vị trí của TCSC 33
2.5 Dung lưng bù TCSC 35
2.6 Lưu đồ xác định vị trí và dung lưng TCSC 36

CHNG 3: NG DNG PHN MM POERWORD Đ MỌ PHNG
LI ĐIỆN
3.1 Sơ đồ lưới điện 500kV 39
3.2 Sơ đồ lưới điện 220kV 52
PHN C: KT LUN VÀ HNG PHỄT TRIN Đ TÀI
1. Kết luận 59
2. Hướng phát triển đề tài 59
TĨI LIU THAM KHO 60
PH LC 65


LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang viii
DANH SỄCH CỄC CH VIT TT

AC
Alternating Current
DC
Direct Current
FACTS
Flexible AC Transmission Systems
SSSC
Static Synchronous Series Compensator
STATCOM
Static Synchronous Compensator
SVC
Static Var Compensator
TCPST
Thyristor Controlled Phase Shifting Transformer
TCR

Thyristor Controlled Reactor
TCSC
Thyristor Controlled Series Capacitor
TCVR
Thyristor Controlled Voltage Regulator
UPFC
Unified Power Flow Controller
VSC
Voltage Source Converter

LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang ix
DANH SỄCH CỄC HỊNH VÀ CỄC BẢNG
Trang
Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo của TCSC 6
Hình 1.2: Mô hình toán của TCSC 8
Hình 1.3: Mô hình đường dây truyền tải có lắp đặt TCSC 9
Hình 1.4: Đơn giản hoá mô hình TCSC trên nhánh i-j 10
Hình 1.5: Chi phí đầu tư vận hành theo công suất bù 13
Hình 1.6: Sơ đồ mạng với nguồn phát s, tải thu t và hai nút trung gian 15
Hình 1.7: Mô hình hoá mạng với một số lát cắt tiêu biểu 15
Hình 1.8: Mô hình hệ thống điện đơn giản 16
Hình 1.9: Mô hình hoá sơ đồ mạng điện truyền tải 2 nút 17
Hình 1.10: Vị trí và thông lượng các lát cắt trên sơ đồ mô hình hóa 17
Hình 1.11: Vị trí của lát cắt cực tiểu trên mạng mô hình hoá 18
Hình 2.1: Đồ thị vô hướng với các trọng số G = (V, E) 20
Hình 2.2: Sau khi cắt nút 1 cộng giá trị w(1,2) và w(1,5) 20
Hình 2.3: Sau khi cắt nút số 8 cộng giá trị w(4,7) và w(4,8) 20
Hình 2.4: Sau khi cắt nút 7,8 cộng giá trị w(3,4) và w(3,7) 20
Hình 2.5: Sau khi cắt nút 4, 7, 8 22

Hình 2.6: a) Sau khi cắt nút 3 cộng giá trị w(2,3) và w(2,6) 22
b) Sau khi cắt đồ thị cách ly nút 2 V\{2} và {2} 22
Hình 2.7: a. Mô hình hoá hệ thống điện; b. Mô hình hoá thông số trên các nhánh 23
Hình 2.8: Lưu đồ giải thuật xác định luồng công suất cực đại 24
Hình 2.9: Dữ liệu nhập vào cho sơ đồ mô hình hoá 30
Hình 2.10: Danh sách các lát cắt sau khi chạy chương trình 30
Hình 2.11: Nút đại diện của một hệ thống điện 31
Hình 2.12: a) Điều chỉnh công suất máy phát 1. 32
b) Điều chỉnh công suất máy phát 2. 32
Hình 2.13: Lưu đồ xác định vị trí và dung lượng TCSC 38
Hình 3.1: Sơ đồ lưới điện 7 nút 39
Hình 3.2: Dữ liệu nhập vào chương trình tính max-flow cho sơ đồ mô hình hoá 40
LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang x
Hình 3.3: Danh sách các đường cắt khi sau khi chạy chương trình 41
Hình 3.4: Mô phỏng phân bố công suất bằng Powerworld 42
Hình 3.5: Mô phỏng vị trí lắp đặt TCSC trên lưới bằng Powerworld 42
Hình 3.6: Mô phỏng vị trí lắp đặt TCSC trên lưới bằng Powerworld 43
Hình 3.7: Thông số đầu vào khi tải tại nút 3 tăng 20% 45
Hình 3.8: Danh sách lát cắt khi tăng tải tại nút 3 45
Hình 3.9: Mô phỏng luồng công suất khi tăng tải tại nút 3 46
Hình 3.10: Thông số nhập vào khi tăng tải 20% tại nút 4 46
Hình 3.11: Danh sách lát cắt khi tăng tải tại nút 4 47
Hình 3.12: Mô phỏng luồng công suất khi tăng tải tại nút 4 47
Hình 3.13: Thông số nhập vào khi tăng tải 20% tại nút 2 48
Hình 3.14: Danh sách lát cắt khi tăng tải tại nút 2 48
Hình 3.15: Mô phỏng luồng công suất khi tăng tải tại nút 2. 49
Hình 3.16: Thông số đầu vào khi tăng tải toàn bộ hệ thống 49
Hình 3.17: Danh sách các lát cắt khi tăng tải toàn bộ hệ thống 50
Hình 3.18: Mô phỏng luồng công suất khi tăng tải tại nút 2,3,4 50

Hình 3.19: Sơ đồ lưới điện truyền tải 15 nút 52
Hình 3.20: Dữ liệu nhập vào chương trình max-flow đối với lưới điện 15 nút 53
Hình 3.21: Mô hình hoá lưới điện 15 nút chạy bằng giải thuật max-flow 53
Hình 3.22: Mô phỏng phân bố công suất bằng powerworld 54
Hình 3.23: Mô phỏng phân bố công suất sau khi bù TCSC 55
Hình 3.24: Mô hình hoá lưới điện 15 nút bằng Max-flow 56
Hình 3.25: Mô phỏng lưới điện bằng powerworld khi tăng tải tại Thủ Đức 56
Hình 3.26: Mô hình hoá lưới điện 15 nút bằng Max-Flow 57
Hình 3.27: Mô phỏng lưới điện bằng powerworld khi tăng tải toàn hệ thống ……57
Bảng 1.1: Chi phí đầu tư trên 1kVar của các thiết bị FACTS 13
Bảng 1.2: Vị trí và thông lượng của các lát cắt 17
Bảng 1.3: Các trường hợp xảy ra vị trí lát cắt 18
Bảng 2.1: Danh sách lát cát và thông lượng của các lát cắt 29
Bảng 3.1: Hiển thị thông số công suất trước và sau khi bù 43
LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang xi
Bảng 3.2: Hiển thị thông số trước công suất và sau khi bù 44
Bảng 3.3: Giá trị XTCSC bù và tỷ lệ giảm công suất quá tải trên lưới điện 7 nút 51
Bảng 3.4: Giá trị XTCSC , công suất trên lưới điện 15 nút trước và sau khi bù 58
LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang 1
PHN A: GII THIỆU LUN VĔN
1. ĐT VN Đ
Ngày nay, khi mà các nguồn tài nguyên thiên nhiên sẵn có không đủ đáp ứng
nhu cầu về năng lưng ngày càng tăng của con người; bên cạnh việc tìm kiếm
những nguồn tài nguyên và nhiên liệu mới thay thế thì việc quy hoạch, s dụng hp
lý nguồn tài nguyên sẵn có cũng là vấn đề quan tâm hàng đầu của ngành công
nghiệp điện năng. Mt trong những khía cạnh đó là việc ứng dụng khoa học kỹ thuật
vào quản lý và vận hành lưới điện sao cho tổng chi phí sản xuất vận hành lưới điện
là nhỏ nhất để giá thành tới người s dụng là thấp nhất. Điều này là hp lý khi hình

thành mt thị trường mới mẻ - thị trường điện.
Có rất nhiều công trình nghiên cứu về vận hành tối ưu hệ thống điện. Mt
trong các bài toán đặt ra là phân bố luồng công suất tối ưu còn đưc biết đến như
phương pháp điều khiển dòng công suất trên lưới điện truyền tải nhằm: Hạn chế quá
tải trên đường dây ở thời điểm hiện tại cũng như khi mở rng phụ tải trong tương
lai. Đây là nguyên nhân chính gây nên giá sản xuất điện năng tăng cao. Có nhiều
phương pháp để giải quyết bài toán quá tải như: Điều chỉnh công suất phát của nhà
máy, xây dựng các đường dây song song s dụng các thiết bị bù công suất phản
kháng tại ch… nhưng các giải pháp này không đảm bảo đưc chi phí là thấp nhất
nên không thoả điều kiện giảm giá thành sản xuất điện năng.
Việc s dụng các thiết bị FACTS điều khiển dòng công suất trên đường dây
còn đưc biết đến như biện pháp chống nghẽn mạch, giảm rủi ro về mất điện, tăng
đ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng, đảm bảo li ích kinh tế, đồng thời tránh
đưc tình trạng đầu cơ tăng giá điện khi có sự cố nghẽn mạch. Mt số công trình
nghiên cứu cũng cho thấy rằng, việc s dụng các thiết bị FACTS để điều khiển dòng
công suất sẽ hạn chế đưc quá tải trên đường dây từ đó làm giảm chi phí sản xuất
điện năng, tăng giá trị phúc li xã hi. Vấn đề là chọn thiết bị FACTS nào là thoả
mãn chi phí nhỏ nhất. Thực nghiệm cho thấy khả năng điều khiển điện áp, điều
khiển trào lưu công suất và cải thiện ổn định điện áp tại các nút của TCSC là tốt hơn
so với dùng tụ bù dọc SVC; chi phí đầu tư trên mt đơn vị công suất bù của TSCS
cũng nhỏ hơn so với các loại thiết bị khác.
LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang 2
Tuy nhiên, chi phí cho mt thiết bị bù TCSC không nhỏ. Do đó, không thể
lắp đặt trên toàn b hệ thống truyền tải điện. Với mục tiêu tổng chi phí vận hành và
điều khiển hệ thống điện bao gồm: chi phí phát điện, chi phí truyền tải phân phối,
chi phí cho thiết bị bù TCSC phải nhỏ nhất. Do đó, cần xác định vị trí lắp đặt thiết bị
bù TCSC trên mạng phân phối truyền tải điện để đồng thời giải quyết đưc cả hai
vấn đề: kinh tế và kỹ thuật. Trên cơ sở những kết quả của các công trình nghiên cứu
trước đây đã đạt đưc, đề tài “Xác Đnh V Trí Lp Đt TCSC Trên Li Đin

Truyn Ti Phía Nam Vit Nam” với mục đích xây dựng giải thuật tìm kiếm vị trí
tối ưu của TCSC giải quyết những hạn chế của các công trình nghiên cứu trước đây.
2. MC TIểU VÀ NHIỆM V CA Đ TÀI
2.1 Mc tiêu ca đ tài
 Tìm hiểu về thuật toán tìm luồng công suất cực đại;
 Nguyên lý cấu tạo, hoạt đng và mô hình toán của TCSC;
 Vị trí tối ưu của TCSC trên lưới điện truyền khu vực phía Nam Việt Nam.
2.2 Nhim v ca đ tƠi
 Nghiên cứu về thuật toán luồng công suất cực đại;
 S dụng TCSC để điều khiển phân bố dòng công suất trên lưới điện;
 Xác định vị trí tối ưu của TCSC trên lưới điện truyền tải;
 ng dụng thuật toán để giải bài toán cụ thể;
3. ĐIM MI CA LUN VĔN
 ng dựng giải thuật lắt cắt xác định vị trí tối ưu của TCSC để áp dụng
trên lưới điện truyền tải khu vực phía Nam Việt Nam và kiểm tra bằng
phần mềm PowerWord.
4. GIỄ TR THC TIN CA Đ TÀI
 Xác định vị trí lắp đặt TCSC trên lưới điện truyền tải Miền Nam Việt
Nam để giải quyết bài toán chóng nghẽn mạch.
LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang 3
PHN B: NI DUNG
CHNG 1: TNG QUAN V THIT B FACTS
1.1 TệNH CN THIT CA VIỆC XỄC ĐNH V TRệ FACTS
1.1.1 Giá đin th trng
Khi vận hành hệ thống điện trong thị trường, chi phí của tổ máy phát thứ i
trong nhà máy điện là [4,12,33]:

2
0 1 2

()
i gi i gi i gi i
C P P P
  
  
(1.1)
 đây: P
gi
là công suất phát của tổ máy thứ i, 
0i
, 
1i
, 
2i
lần lưt là hệ số chi
phí của máy phát i.
Do đó, tổng chi phí của các nhà máy phát điện đưc tính theo biểu thức:

()
G i gi
C C P

(1.2)
Mục tiêu của các nhà máy sản xuất điện năng là tìm cách giảm chi phí sản
xuất điện sao cho tổng chi phí phát điện phải là nhỏ nhất:

1
()
i gi
C Min C P


(1.3)
Giá thành điện năng là tổng chi phí để sản xuất ra mt đơn vị điện năng. Giá
điện này khi đưa ra thị trường và tới nơi tiêu thụ, cng các chi phí vận chuyển sẽ
hình thành nên giá bán điện trên thị trường. Do đó, giá bán điện đưc xác định tính
từ giá thành sản xuất điện năng tối thiểu C
1
. Trong thị trường điện, sự cạnh tranh về
giá cả luôn khiến các nhà sản xuất phải hướng đến mục tiêu tối thiểu hoá tổng chi
phí của hệ thống điện, nghĩa là tìm cách đưa tổng chi phí phát điện về giá trị C
1
.
Điều này đồng nghĩa với việc giảm giá thành sản xuất trên mt đơn vị điện năng và
giá bán điện cũng giảm theo.
Giả s ở giá trị chi phí phát điện tối thiểu C
1
lưng công suất phát của các
nhà máy điện và phụ tải có sự cân bằng theo biểu thức:
1
n
gi L
PP

(1.4)
Khi có sự gia tăng phụ tải vưt quá đ dự trữ cho phép của hệ thống, những sự
cố đường dây dn đến nghẽn mạch – quá tải trên mt số tuyến đường dây của mạng
điện. Nghĩa là khi phụ tải điện thay đổi tăng lên mt lưng P
L
thì theo biểu thức (1.4),
để giải quyết sự cố nghẽn mạch trên hệ thống truyền tải điện cần thay đổi công suất

LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang 4
phát của các tổ máy trong các nhà máy điện mt lưng là P
gi
. Như vậy, chi phí cho
sản xuất ra mt đơn vị điện năng trong trường hp này theo biểu thức (1.3) sẽ là
21
()
i gi
C C P C

. Khi chi phí sản xuất điện năng tăng cao thì giá bán điện đến h
tiêu thụ cũng tăng theo. Điều này gây bất li cho nhà cung cấp trong việc gia tăng
doanh số bán hàng trên thị trường cũng như những n lực giành thị phần.
Những phân tích trên đây cho thấy: khi có sự thay đổi phụ tải hay sự cố hệ
thống điện sẽ dn tới giá bán điện trên thị trường tăng lên do chi phí để sản xuất điện
tăng. Cho dù vận hành lưới điện ở bất kỳ trạng thái nào thì các nhà máy sản xuất điện
luôn tìm cách đưa các chi phí C
2
trở về gần với trạng thái ban đầu nhất: C
2
C
1
.
1.1.2 Nhng ng dng vƠ li ích ca FACTS
Thay đổi trở kháng của mt hay nhiều nhánh trong hệ thống điện, từ đó có
thể phân bố lại luồng công suất trong mạng điện. Điều này giúp hạn chế luồng công
suất truyền qua những nhánh có khả năng gây nghẽn mạch.
Điều khiển dòng công suất trên đường dây trong lưới điện theo ý muốn, giúp
s dụng tốt hơn hệ thống truyền tải hiện có.  mt số nơi, việc tăng dung lưng

chuyển giao năng lưng và điều khiển luồng công suất truyền tải của các đường dây
có tầm quan trọng thiết yếu, đặc biệt là những nơi có thị trường điện chưa đưc
kiểm soát, hay những nơi mà các vị trí phát điện và tâm phụ tải có thể thay đổi.
Điều này cần bổ sung các đường dây truyền tải mới để đáp ứng nhu cầu điện gia
tăng, nhưng lại vướng phải các ràng buc về kinh tế, môi trường. Trong trường hp
đó, các thiết bị FACTS đáp ứng đưc những yêu cầu cả về kinh tế và kỹ thuật.
Tăng đ tin cậy và tính khả dụng của hệ thống truyền tải: Đ tin cậy và tính
khả dụng của hệ thống truyền tải phụ thuc vào nhiều yếu tố khác nhau. Mặc dù các
thiết bị FACTS không thể ngăn chặn sự cố, nhưng chúng có thể giảm thiểu những
ảnh hưởng của sự cố và đảm bảo việc cấp điện an toàn hơn bằng cách giảm số lần
đóng cắt đường dây. Ví dụ, cắt mt phụ tải lớn gây ra mt quá áp của đường dây và
dn đến cắt đường dây.
Tăng đ ổn định đng và quá đ của lưới: Những đường dây dài liên kết các
hệ thống, những tác đng thay đổi phụ tải và các sự cố đường dây có thể tạo ra sự
bất ổn định trong hệ thống truyền tải. Các vấn đề này cũng có thể dn tới giảm dòng
công suất trên đường dây, dòng công suất vòng hoặc thậm chí dn đến cắt đường
LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang 5
dây. Các thiết bị FACTS làm ổn định các hệ thống truyền tải với việc tạo nâng cao
công suất truyền tải và giảm nguy cơ sự cố đường dây.
Tăng chất lưng cung cấp cho các ngành công nghiệp đòi hỏi chất lưng
điện năng cao: Các ngành công nghiệp hiện đại phụ thuc vào chất lưng điện cung
cấp bao gồm các yêu cầu khắt khe về giao đng của điện áp, tần số và không bị cắt
điện. Những sự thay đổi về điện áp và tần số hay sự mất nguồn cấp có thể dn đến
ngưng trệ trong quá trình sản xuất mà hệ quả là những tổn thất lớn về kinh tế. Các
thiết bị FACTS có thể giúp cung cấp chất lưng cấp điện năng theo yêu cầu.
Nhìn chung, các li ích ứng dụng của các thiết bị FACTS có thể đưc tóm tắt
như sau:
1. Giữ đưc khả năng tải của đường dây gần với giới hạn phát nóng.
2. Nâng cao khả năng truyền tải công suất giữa các phần t của hệ thống, do

đó giảm đưc dự trữ chung của hệ thống.
3. Phòng ngừa đưc sự cố lan truyền do hạn chế đưc ảnh hưởng của sự cố
và hỏng hóc các phần t.
4. Giảm đưc dao đng điện áp có thể gây hại đến các phần t của hệ thống.
5. Giảm dao đng công suất, tăng đ ổn định tĩnh và đng của hệ thống.
6. chống sự cố nghẽn mạch hệ thống.
1.1.3 Vn đ trng tơm
Trọng tâm của việc nghiên cứu sau đây là s dụng thiết bị FACTS chống
nghẽn mạch hệ thống điện, thay thế cho giải pháp thay đổi lại luồng công suất phát
của các tổ máy phát điện. Do đó, có thể đưa chi phí phát điện lúc có sự cố nghẽn
mạch C
2
trở về trạng thái ban đầu hoặc gần với chi phí sản xuất điện C
1
khi chưa có
sự cố. Việc giảm chi phí phát điện cũng dn đến giảm giá bán điện, tránh hiện tưng
tăng giá hay đầu cơ trên thị trường.
Tuy thiết bị FACTS có nhiều ưu điểm trong việc điều khiển hệ thống điện
nhưng chi phí cho mt thiết bị FACTS cũng là vấn đề cần quan tâm. Các công trình
nghiên cứu trước đây cho thấy: TCSC là mt thiết bị FACTS có khả năng đáp ứng
đưc những yêu cầu thay đổi luồng công suất trong mạng điện chống nghẽn mạch
khi có sự cố; chi phí lắp đặt mt thiết bị TCSC nhỏ hơn nhiều so với chi phí lắp đặt
các loại thiết bị khác.
LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang 6
Bài toán đặt ra ở đây là tìm lắp đặt thiết bị bù TCSC hp lý trên hệ thống
điện để có thể đảm bảo dung lưng của thiết bị bù là nhỏ nhất, đồng thời thoả mãn
điều kiện chống nghẽn mạch hệ thống điện khi phụ tải và nguồn cung cấp thay đổi
liên tục. Để giải bài toán này cần xác định các điểm có khả năng thường xuyên dn
đến nghẽn mạch hệ thống khi có bất kỳ sự thay đổi nào. Hiện nay, giải thuật Max-

Flow Min-Cut đưc đề xuất để xác định tập hp những nhánh xung yếu nhất trong
mạng điện có khả năng gây ra sự cố quá tải thường xuyên trong hệ thống điện.
1.2 MỌ HỊNH TOỄN HC CA TCSC
1.2.1 Nguyên lỦ cu to TCSC
Các b bù nối tiếp đưc điều khiển bằng Thyristor (TCSC) là mt phần t cơ
bản của hệ thống truyền tải điện xoay chiều linh hoạt (FACTS). Nó đưc mở rng
từ các tụ nối tiếp truyền thống thông qua việc bổ sung mt b phản ứng đưc điều
khiển bằng thyristor. B phản ứng này mắc song song với mt tụ nối tiếp cho phép
tạo ra mt hệ thống bù dọc điện kháng thay đổi liên tục và nhanh chóng. Những li
điểm chủ yếu của TCSC là:
 Tăng công suất truyền tải;
 Giảm các dao đng công suất;
 Giảm các cng hưởng đồng b;
 Điều khiển dòng công suất đường dây.
TCSC bao gồm ba phần t chính: Tụ bù C, cun kháng bù nối vào mạch
thyristor và hai thyristor điều khiển SCR1 và SCR2 (hình 1.1)

Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo của TCSC
Các góc mở của thyristor đưc điều khiển để điều chỉnh điện kháng TCSC
phù hp với hệ thống. Khi các thyristor đưc kích thích, TCSC có thể đưc mô tả
dưới dạng toán học như sau [3,5,17]:
C
dv
iC
dt

(1.5)
LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang 7
L

di
vL
dt

(1.6)
S C L
i i i
(1.7)
i
L
và i
C
lần lưt là giá trị dòng điện tức thời qua tụ điện và cuc cảm;
i
S
là dòng điện tức thời của đường dây truyền tải đưc điều khiển;
v là điện áp tức thời qua TCSC.
Tổng trở tương đương của mạch LC:
1
1
td
Z
jC
L








(1.8)
Như vậy, TCSC có thể đưc điều khiển để làm việc ở trạng thái mang tính
điện kháng (C >1/L) có tính dung thay đổi hoặc ở trạng thái cảm kháng
(C<1/L) và tránh làm việc ở trạng thái cng hưởng (C =1/L).
Dòng điện đi qua cun cảm đưc xác định theo công thức
2
2
cos
( ) cos cos
1 cos
L m r
k
i t I t t
kk








(1.9)
với
LC
r
1



,
L
C
r
X
X
CL
k 


11

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

t = -

là:
)tancos(sin
1
2
1

kk
k
XI
v
Cm

C



(1.10)
Tại t= ; i
T
= 0, điện áp tụ đưc xác định:
12
)(
CCC
vvtv 


Điện áp tụ sau khi tính toán là:
)sin
cos
cos
sin(
1
)(
2
t
k
kt
k
XI
tv
r
Cm

C









 t


)sin(sin)(
2

 tXIvtv
CmCC


 t

Điện kháng TCSC tương đương X
TCSC
đưc tính theo tỉ số của V
CF
và `I
m
:






tantan
)1(
cos
)(
4
2sin2
)(
)(
2
2
22










k
k
XX
X
XX

X
X
I
V
X
LC
C
LC
C
C
m
CF
TCSC
(1.11)
Điện kháng của TCSC trên đơn vị X
C
đưc

biểu thị bằng X
net
= X
TCSC
/ X
C
là:
LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang 8

 





)2/tan()2/tan(
)1(
)2/(cos
)(
4
sin
)(
1
2
2










kk
k
XX
X
XX
X
X

LC
C
LC
C
net
(1.12)
Với  = 2(-) là góc dn của b điều khiển TCSC.
1.2.2 Mô hình toán hc ca TCSC
Mô hình toán của TCSC có cấu trúc gồm các khối như Hình 1.2, bao gồm:
khối khuếch đại K
T
, b lọc tín hiệu và hai khối bù sớm pha, trễ pha [3,5,18]:

Hình 1.2: Mô hình toán của TCSC
Hàm truyền của b điều khiển TCSC là:
w3
1
w 2 4
1
1
1 1 1
T
sT sT
sT
u K y
sT sT sT

  





  
  
  

(1.13)
Với u và y là tín hiệu ngõ ra và ngõ vào của TCSC.
T
w
là hằng số thời gian của b lọc tín hiệu có giá trị từ 1s đến 20s và không
có tiêu chuẩn nào để chọn lựa, thông thường chọn giá trị 10s cho các nghiên cứu
trước đây.
Các b bù đưc giả thiết là T
1
=T
3
và T
2
=T
4
. Với các giá trị T
1
, T
2
đã xác
định thì tín hiệu ngõ vào của TCSC là sự thay đổi tốc đ  và tín hiệu ngõ ra của
nó là sự thay đổi góc kích  bằng cách thay đổi góc dn của thyristor  theo biểu
thức: =2(-). Khi đó, giá trị điện kháng của hệ thống có đặt TCSC tuỳ thuc vào
góc kích  và đưc tính như sau [16]:

line ij TCSC( )
X =X +X

(1.14)
Như vậy, thông qua sự thay đổi tốc đc  ở ngõ vào thì ngõ ra của b điều
khiển TCSC có thể làm thay đổi góc kích và góc dn của Thyristor. Từ đó, thay đổi
giá trị điện kháng bù vào đường dây điều khiển dòng công suất.
LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang 9
1.2.3 ng dng TCSC vƠo điu khin dòng công sut
Xét mô hình đường dây hình  với các thông số kết nối giữa hai nút i và j.
Giá trị điện áp lần lưt tại hai nút i và j đưc cho bởi V
i

i
và V
j

j
. Khi đó công
suất thực và công suất phản kháng trên nhánh i-j đưc xác định bởi [2,19,22]:
 
2
cos sin
ij i ij i j ij ij ij ij
P V g VV g b

  
(1.15)
 

2
sin cos
ij i ij i j ij ij ij ij
Q V b VV g b

   
(1.16)
Trong đó: P
ij
và Q
ij
lần lưt là công suất thực và công suất phản kháng truyền
từ nút i đến nút j. 
ij
= 
i
-
j
và g
ij
, b
ij
là điện dn, dung dn trên nhánh đường dây i-j.
22
ij ij
ij
ij
r
g
rx



(1.17)
22
ij ij
ij
ij
x
b
rx



(1.18)
Trong đó: r
ij
, x
ij
là điện trở và điện kháng trên nhánh đường dây i-j.

Hình 1.3: Mô hình đường dây truyền tải có lắp đặt TCSC
Mô hình đường dây truyền tải có TCSC đưc lắp đặt giữa nút i và j như Hình
1.3.  trạng thái ổn định thì TCSC đưc xem như mt điện kháng –jxc như mô hình
1.4. Khi đó điện dn và dung dn trên nhánh đường dây i-j sẽ thay đổi theo biểu
thức:
 
2
2
ij ij
ij

ij
c
r
g
r x x


(1.19)
 
 
2
2
ij ij
ij c
ij
c
xx
b
r x x



(1.20)
g
ij
/2
jb
ij
/2
g

ij
/2
jb
ij
/2
LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang 10



Hình 1.4: Đơn giản hoá mô hình TCSC trên nhánh i-j
Do đó, dòng công suất thực và công suất phản kháng trên nhánh i-j khi có
TCSC sẽ là:
 
2 , , ,
cos sin
ij ij ij ij
c
i i j ij ij
P V g VV g b

  
(1.21)
 
2 , , ,
cos sin
ji ij ij ij
c
j i j ij ij
P V g VV g b


  
(1.22)
 
2 , , ,
sin cos
ij ij ij ij
c
i i j ij ij
Q V b VV g b

   
(1.23)
 
2 , , ,
sin cos
ji ij ij ij
c
j i j ij ij
Q V b VV g b

   
(1.24)
Dòng công suất trên nhánh i-j khi có TCSC sẽ là:
 
2 2 , ,
2 cos
ij ji ij ij
cc
L i j i j ij

P P P V V g VV g

    
(1.25)
 
2 2 , ,
2 cos
ij ji ij ij
cc
L i j i j ij
Q Q Q V V b VV b

     
(1.26)
Như vậy, khi lắp đặt TCSC trên nhánh i-j thì dòng công suất truyền trên
nhánh tăng lên. Vì theo biểu thức 1.19 và 1.20, với các giá trị x
c
thay đổi thì
,
ij
g
,
,
ij
b

cũng thay đổi và giá trị P
L
, Q
L

cũng có thể đưc điều khiển thông qua việc điều
khiển giá trị x
c
. Thông thường giá trị điện trở trên các đường dây truyền tải là rất
nhỏ so với điện kháng (r  x) nên để đơn giản trong quá trình tính toán các biểu
thức 1.17 và 1.18 có thể đưc viết lại:
22
0
ij ij
ij
ij
r
g
rx


(1.27)
22
1
ij ij
ij
ij
ij
x
b
r x x

  

(1.28)

Do đó, biểu thức 1.15 đưc viết lại như sau:
sin
ij ij
i j ij
P VV b



ij
sin
ij
ij
ij
VV
P
x


(1.29)
g
ij
/2
jb
ij
/2
g
ij
/2
jb
ij

/2
LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang 11
Và trong trường hp có lắp đặt thiết bị bù TCSC trên nhánh i-j, dòng công
suất truyền trên nhánh i-j đưc tính theo biểu thức:

,
sin sin
ij ij
ij
cc
i j ij ij ij
ij c
VV
P VV b P
xx


   
(1.30)
Biểu thức 1.30 cho thấy: khả năng truyền tải trên nhánh i-j của hệ thống điện
khi lắp đặt thiết bị bù dọc TCSC đưc cải thiện đáng kể phụ thuc vào giá trị bù của
thiết bị.
1.3 CỄC NGHIểN CU SỬ DNG FACTS TRONG CHNG NGHẼN MCH
1.3.1 Tng quan v các công trình thí nghim trc đơy
Những công trình nghiên cứu trước đây về ứng dụng của FACTS trong vận
hành và điều khiển hệ thống điện nhằm đạt đưc những mục tiêu đề ra đa số tập
trung vào các thiết bị như: TCSC, TCVR, TCPST, SVC và UPFC [20,35,36]. Tuy
có những xuất phát điểm và cách tiếp cận khác nhau trong việc ứng dụng tính hiệu
quả của thiết bị FACTS vào điều khiển hệ thống điện. Nhưng nhìn chung, các công

trình nghiên cứu đều có chung hướng nghiên cứu và phương pháp như sau:
S dụng giải thuật Gen để tìm kiếm giải pháp tối ưu, nghĩa là:
+ Với sự h tr của phần mềm máy tính, thông số của thiết bị FACTS sẽ
đưc mã hoá cùng các thông số của mạng điện.
+ Các toán t đt biến, lai chéo đưc s dụng để giải bài toán phân bố
công suất đưa kết quả vào không gian tìm kiếm.
+ Thông số ban đầu sẽ đưc tự đng lưu trữ và cập nhật để gia tăng tính
đa dạng của phạm vi tìm kiếm giải pháp đúng như tên của giải thuật.
Mt phương pháp truyền thống nữa hay đưc s dụng là liệt kê th nghiệm:
mt bảng danh sách các đường dây trong mạng đưc liệt kê. Thông thường với
phương pháp này chọn lựa X
TCSC
=75%X
line
cố định. Giá trị bù này lần lưt đưc
th trên tất cả các nhánh của mạng điện để tìm vị trí nào tối ưu nhất theo hàm mục
tiêu ban đầu đề ra. Có nhiều công trình nghiên cứu đặt mục tiêu vị trí tối ưu của
TCSC là gia tăng tổng khả năng truyền tải của hệ thống (maximal total transfer
capability) [32,33]. Hoặc vị trí tối ưu của TCSC là vị trí có thể gia tăng tối đa phúc
li xã hi mà nó mang lại [27,34].
Công trình nghiên cứu của M.A.Khaburi và M.R.Haghifam (2009) s dụng
phương pháp phân vùng để giới hạn phạm vi tìm kiếm giải pháp [29], nghĩa là chia
mạng điện thành hai vùng theo chủ quan: Vùng có nhiều máy phát tập trung gọi là
LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang 12
vùng nguồn (suorce area) và vùng có nhiều phụ tải tập trung hơn gọi là vùng tải
(sink area). Hai vùng này đưc nối với nhau bằng các đường dây liên lạc. Thiết bị
bù chỉ lắp đặt trên các nhánh liên lạc này để kiểm tra tìm kiếm giải pháp tối ưu theo
mục tiêu đề ra. Phương pháp này có ưu điểm là giới hạn đưc không gian phạm vi
tìm kiếm giải pháp nhưng kết quả tuỳ thuc vào sự phân vùng ban đầu của người

vận hành. Nói chung, nó chỉ chính xác hơn trong trường hp có sự quy hoạch mua
và bán điện giữa hai vùng đưc cung cấp từ hai nguồn khác nhau hoàn toàn. Lúc đó,
chỉ quan tâm đến những đường dây liên lạc trao đổi điện năng giữa hai vùng này.
Tác giả Nguyễn Hoàng Sơn trong công trình nghiên cứu ứng dụng của UPFC
điều khiển hệ thống điện cũng có hướng giải quyết tương tự [12]: giải bài toán phân
bố công suất bằng PowerWorld, đưa ra các tình huống sự cố giả định để tìm nhánh
nghẽn mạch. Sau đó, lần lưt th đặt thiết bị UPFC vào từng nhánh của hệ thống
cho phân bố lại công suất để tìm ra vị trí và dung lưng thích hp cho thiết bị
FACTS trong hệ thống điện. Phương pháp này còn đưc biết đến với tên gọi
“phương pháp th sai” (trial and error method) [27], để tìm vị trí tối ưu của thiết bị
FACTS trong mạng điện.
1.3.2 Nhn xét
Các công trình nghiên cứu trước đây tuy đạt đưc những kết quả và mục tiêu
nhất định đã đề ra. Song cách tiếp cận và giải quyết vấn đề còn chưa mang tính hiệu
quả cao. Chưa có khả năng khoanh vùng đưc phạm vi không gian để giảm bớt thời
gian tìm kiếm giải pháp tối ưu. Việc ứng dụng giải thuật Gen tuy có tính kế thừa và
phát huy nhưng lại có nhưc điểm là gia tăng phạm vi tìm kiếm, tăng số lưng mu
trong tổ hp nên chiếm nhiều b nhớ dn đến gia tăng thời gian x lý thông tin. Các
phương pháp khác cũng chỉ mang tính th nghiệm và tìm kiếm, chưa xây dựng
đưc phương pháp tính mt cách có hệ thống.
1.4 CỄC VN Đ CN CẢI TIN
Để phân bố lại luồng công suất trong mạng điện nhằm tránh sự cố nghẽn
mạch bằng cách s dụng các thiết bị FACTS thay thế cho các giải pháp như thay
đổi công suất phát của các tổ máy, xây dựng đường dây song song là rất hiệu quả.
Tuy nhiên, việc xác định vị trí lắp đặt hp lý thiết bị FACTS là vấn đề cần quan
tâm. Vì với những dao đng phụ tải bất kỳ, sự thay đổi nguồn và gia tăng phụ tải
thường xuyên trong tương lai dn tới điểm nghẽn mạch trong mạng cũng sẽ bị thay
đổi nên không thể lắp đặt thiết bị bù trên tất cả các nhánh của lưới điện để đảm bảo
LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang 13

chống nghẽn mạch khi có những thay đổi. Do đó, cần thiết phải xác định đưc tập
hp những nhánh có nhiều khả năng gây quá tải thường xuyên cho hệ thống. Đây là
tập hp những điểm xung yếu nhất còn đưc gọi là điểm nút cổ chai (bottle-neck).
Việc lắp đặt thiết bị FACTS tại những vòng có chứa tập hp những nhánh xung yếu
này sẽ khắc phục đưc quá tải đáng kể cho hệ thống.
Mt vấn đề nữa là chi phí cho mt thiết bị FACTS khá cao nên cũng cần phải
xem xét đến vấn đề phân tích tài chính. Theo thống kê, chi phí đầu tư cho mt đơn
vị công suất bù của các thiết bị FACTS đưc cho trong Bảng 1.1 dưới đây [14,19]:
Bảng 1.1: Chi phí đầu tư trên 1kVar của các thiết bị FACTS
Các thiết bị bù
Chi phí (USD/kVar)
Tụ bù song song
8
Tụ bù nối tiếp
20
TCSC
40
SVC
40
STATCOM
50
UPFC
50
Ngoài ra, tài liệu [4,19] cũng đã so sánh hàm chi phí đầu tư trên mt đơn vị
công suất bù giữa các thiết bị FACTS còn phụ thuc vào vị trí và phạm vi mà thiết
bị lắp đặt đưc thể hiện trong Hình 1.5 như sau:

Hình 1.5: Chi phí đầu tư vận hành theo công suất bù

LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH

NGUYN H HU LC trang 14
Như vậy; xét về tính kinh tế thì giá thành đầu tư cho thiết bị bù TCSC chỉ
cao hơn so với các loại tụ bù truyền thống. Ít tốn kém hơn so với chi phí đầu tư lắp
đặt các thiết bị khác như STATCOM hay UPFC. Giả s nhu cầu bù vào hệ thống
điện mt lưng là 50MVAr nhưng nếu s dụng thiết bị bù UPFC thì cần đầu tư mt
lưng là (tính bằng USD/kVAr) [4,10,35]:
2
UPFC
0.0003 0.2691 188.22C S S  

2
UPFC
0.0003*50 0.2691*50 188.22 175.5C    
USD/kVAr
Trong khi đó, nếu s dụng thiết bị bù TCSC thì giá thành đầu tư là:
2
0.0015 0.71 153.75
TCSC
C S S  

2
0.0015*50 0.71*50 153.75 122
TCSC
C    
USD/kVAr
Trong đó: S là phạm vi bù của thiết bị FACTS tính bằng MVAr.
Mặt khác, khi đã xác định đưc vị trí và thiết bị bù cần thiết thì vấn đề tiếp
theo là dung lưng bù cần thiết để đảm bảo phát huy hiệu quả tối đa trong việc
chống nghẽn mạch hệ thống trong tất cả các trường hp thay đổi phụ tải và nguồn.
Việc cài đặt giá trị bù cũng phải đảm bảo vừa chống đưc sự cố trên nhánh có bù

đồng thời không làm quá tải các nhánh còn lại trong hệ thống. Do đó, việc xác định
tập hp nhánh nghẽn mạch, xác định vị trí và dung lưng bù của thiết bị TCSC trên
hệ thống nhằm điều khiển tối ưu dòng công suất là những vấn đề cần giải quyết
trong ni dung sau đây.
1.5 MT CT TI THIU VÀ DọNG CỌNG SUT CC ĐI
1.5.1 C s lỦ thuyt v mt ct ti thiu vƠ dòng công sut cc đi
Thuật ngữ dòng công suất cực đại còn đưc biết đến với tên gọi “lát cắt cực
tiểu dòng công suất cực đại” (max flow-min cut). Với mi mt mạng bất kỳ gồm có
nút nguồn phát (s), nút tải tiêu thụ (t), giữa nguồn và tải có các nút trung gian. Khả
năng truyền trên các nhánh nối giữa nút i và nút j bất kỳ đưc gọi là dung lưng
truyền tải của các cung C
ij
hay còn gọi là trọng số. Khả năng truyền tải dòng công
suất trong mạng tuỳ thuc vào dung lưng truyền tải của các cung. Do khả năng
truyền tải của các cung C
ij
là khác nhau nên dung lưng truyền tải từ nguồn s tới tải
t có giá trị lớn nhất bằng lưng cực đại có thể truyền tải trên các đường truyền từ s
tới t [8].
LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang 15





Hình 1.6: Sơ đồ mạng với nguồn phát s, tải thu t và hai nút trung gian
1. MIN-CUT
Xét sơ đồ mạng Hình 1.6 với C
ij

là khả năng có thể truyền tải từ nút i đến nút j.
S dụng các lát cắt sao cho mi lát cắt đều phải chia đôi nguồn s và tải t nằm
ở hai na của mặt phẳng cắt. Khi đó khả năng truyền tải từ nguồn s tới tải t thông
qua lát cắt sẽ bằng tổng khả năng truyền tải của các cung mà lát cắt đi qua.
Lát cắt không đảm bảo cách ly nguồn s và tải t không đưc gọi là lát cắt
trong thuật toán mincut. Vì đối với lát cắt này, nguồn phát s vn có khả năng truyền
tải tới t thông qua các cung còn lại. Hình 1.7 giới thiệu mt số lát cắt theo lý thuyết
(f
1
, f
2
, f
3
) và mt không phải là lát cắt f
4
.






Hình 1.7: Mô hình hoá mạng với một số lát cắt tiêu biểu
Như vậy, lát cắt cực tiểu (min-cut) là lát cắt có tổng dung lưng đường
truyền nhỏ nhất thuc tập hp nhóm lát cắt của giải thuật (cut-set).
2. MAX-FLOW
Dòng công suất cực đại (max-flow) đưc hiểu là dòng công suất có khả năng
truyền từ nguồn s tới tải t thông qua tất cả các mặt cắt. Do đó, max-flow  min-cut.
Có thể hiểu theo nghĩa nút thắt cổ chai “bottle-neck” như sau: khả năng truyền từ
nguồn s tới tải t có thể lớn hơn giá trị min-cut tại những vị trí lát cắt khác. Nhưng do

hệ thống bị nghẽn mạch tại vị trí nút thắt cổ chai nên luồng công suất truyền từ s tới
s
t
1
2
1
2
4
3
6
i
j
C
ij

Not cut-set
s
t
1
2
1
2
4
3
6
f
1

f
2

f
3

f
4

LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang 16
t tối đa chỉ đưc tính bằng luồng công suất chuyển qua mặt phẳng cắt có giá trị tối
thiểu.
Nói cách khác, lưng cực đại của mt luồng từ nguồn phát s tới đỉnh thu t
bằng khả năng thông qua của mt lát cắt tối thiểu [8].
1.5.2 ng dng trong h thng đin
Trên cơ sở những phân tích về lát cắt cực tiểu và luồng công suất cực đại
(1.5.1), xây dựng thuật toán xác định dòng công suất truyền tải cực đại và nhánh
nghẽn mạch - quá tải trên hệ thống mạng điện như sau:
Xét mt mạng điện đơn giản như Hình 1.8.








Hình 1.8: Mô hình hệ thống điện đơn giản
Từ sơ đồ mạng điện 2 nút có thể mô hình hóa thành sơ đồ dạng số để xác
định nhánh nghẽn mạch hay nói cách khác là xác định tập hp các nhánh có khả
năng dn đến quá tải theo nguyên tắc sau:

+ Tất cả dung lưng của các máy phát tại mọi thanh cái đưc quy về mt nút
gọi là nút nguồn phát s.
+ Tất cả các phụ tải tiêu thụ đưc quy về mt nút gọi là nút tải t.
+ Nút nguồn sẽ cung cấp mt lưng công suất 20MW cho tải thông qua nút
trung gian là thanh cái 1 và 30MW cho tải thông qua nút trung gian là thanh cái 2.
Khả năng truyền tải trên nhánh liên lạc giữa hai thanh cái 1 và 2 là 10MW. Phụ tải
tiêu thụ mt lưng công suất là 65MW đưc lấy từ hai nút trung gian 1 và 2 tương
đương là 40MW và 25MW. Sơ đồ tương đương như sau:
1
2
20MW
30MW
40MW
25MW
10MW
LUN VĔN THC Sƾ GVHD: PGS.TS QUYN HUY ỄNH
NGUYN H HU LC trang 17





Hình 1.9: Mô hình hoá sơ đồ mạng điện truyền tải 2 nút
Như vậy mt mạng điện n nút khi mô hình hoá sang dạng sơ đồ mạng tương
đương sẽ có tổng cng là n+2 nút do có thêm hai nút giả định là nút nguồn s và nút
tải t. Từ đó có thể áp dụng phương pháp lát cắt cực tiểu - luồng công suất cực đại
cho sơ đồ mạng điện.
Với sơ đồ tương đương nếu s dụng các lát cắt f
1
, f

2
, f
3
, f
4
để cách ly mt nút
nguồn s cùng các nút trung gian của hệ thống thì tổng dung lưng truyền qua các lát
cắt là:








Hình 1.10: Vị trí và thông lượng các lát cắt trên sơ đồ mô hình hóa
Bảng 1.2: Vị trí và thông lượng của các lát cắt
Stt
Lát cắt
Dung lưng truyền
1
f
1
=c
s-1
+c
s-2

20+30=50

2
f
2
=c
s-2
+c
1-2
+c
1-t

30+10+40=80
3
f
3
=c
s-1
+c
1-2
+c
2-t

20+10+25=55
4
f
4
=c
1-t
+c
2-t

40+25=65

Thực tế, mặt cắt tối thiểu nằm ở đâu thì cần cải tạo quy hoạch tại vị trí đó.
Do đó, vấn đề xác định điểm nghẽn mạch (nút cổ chai) trong vận hành lưới điện là
s
t
1
2
10
20
40
25
30
s
t
1
2
10
20
40
25
30
f
4
= 65
f
3
= 55
f
1

= 50
f
2
= 80