Nghiên cứu các phương pháp sa thải phụ tải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRẦN VĂN LƯU

DÒ TÌM ĐIỂM LÀM VIÊC CỰC ĐẠI TRONG
HỆ THỐNG PIN QUANG ĐIỆN BẰNG
PHƯƠNG PHÁP LOGIC MỞ
S

K

C

0

0

3

9
7

5
7

9
7

NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 60 52 50

S KC 0 0 3 7 7 8

Tp. Hồ Chí Minh, 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
LÊ TRỌNG NGHĨA

NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP SA THẢI PHỤ TẢI

NGÀNH: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 60 52 50
Hướng dẫn khoa học:
PGS.TS. QUYỀN HUY ÁNH

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2012


LÝ LỊCH KHOA HỌC

I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:
Họ & tên: Lê Trọng Nghĩa
Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 22/09/1987
Nơi sinh: Long An

Quê quán: Tân An – Long An
Dân tộc: Kinh
Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 120 Cách Mạng Tháng Tám, phường 1, Thành phố
Tân An, tỉnh Long An.
Điện thoại cơ quan: (08) 38960985
Điện thoại nhà riêng: (072) 3825112; (84) 01273310460
Fax: (08) 38968641
E-mail:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1. Đại học:
Hệ đào tạo: chính quy

Thời gian đào tạo: từ 09/2005 đến 03/2010.

Nơi học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh.
Ngành học: Điện khí hóa và Cung cấp điện.
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Biên soạn bài tập Cung cấp điện.
Ngày & nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: 30/01/2012 tại khoa Điện-Điện Tử trường đại
học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.
Người hướng dẫn: PGS.TS. Quyền Huy Ánh.
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI
HỌC:

Thời gian

Nơi công tác
Bộ môn Điện công nghiệp,
Từ
khoa Điện Điện Tử trường đại
01/10/2012 học Sư phạm Kỹ thuật Tp.Hồ

đến nay
Chí Minh.

Công việc đảm nhiệm
Giảng viên.
Quản lý trung tâm đào tạo
GE-UTE.

Tp, Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 09 năm 2012

i


Lê Trọng Nghĩa

ii


Luận văn thạc sỹ

GVHD: PGS.TS. Quyền Huy Ánh

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 09 năm 2012

Lê Trọng Nghĩa

HVTH: Lê Trọng Nghĩa

ii


Luận văn thạc sỹ

GVHD: PGS.TS. Quyền Huy Ánh

LỜI CẢM ƠN

Kính gửi lời cảm ơn đến cha mẹ và tất cả người thân trong gia đình đã động viên,
ủng hộ tạo điều kiện tốt nhất cho con hoàn thành tốt trong suốt quá trình học tập và
nghiên cứu.
Xin chân thành cảm ơn:
 Thầy PGS.TS. Quyền Huy Ánh, Trưởng khoa Điện - Điện Tử, trường Đại
học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ tôi
hoàn thành khoá luận tốt nghiệp cũng như trong suốt quá trình công tác, giảng dạy,
nghiên cứu và học tập tại trường.
 Cảm ơn tập thể quí thầy cô trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ
Chí Minh, trường đại học Bách Khoa Tp.HCM đã hỗ trợ, tận tâm giảng dạy giúp đỡ
tôi hoàn thành tốt chương trình học tập.
 Cảm ơn những người bạn, những đồng nghiệp đã luôn sát cánh chia sẻ những
khó khăn và động viên trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại trường.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 09 năm 2012

Lê Trọng Nghĩa

HVTH: Lê Trọng Nghĩa

iii


Luận văn thạc sỹ

GVHD: PGS.TS. Quyền Huy Ánh

TÓM TẮT
Điện áp và tần số là hai thông số quan trọng ảnh hưởng đến việc duy trì ổn
định của hệ thống điện. Điện áp và tần số tại tất cả các thanh góp, cả hai đều phải
được duy trì trong giới hạn quy định được thiết lập. Tần số chủ yếu bị ảnh hưởng
bởi công suất tác dụng, trong khi điện áp chủ yếu bị ảnh hưởng bởi công suất phản
kháng. Khi có sự nhiễu loạn xảy ra làm cho sự chênh lệch giữa công suất phát và
nhu cầu phụ tải, làm giảm khả năng phát điện của hệ thống. Ngoài ra, công suất
phản kháng của phụ tải ảnh hưởng đến biên độ điện áp tại thanh góp. Khi hệ thống
điện không thể đáp ứng nhu cầu công suất phản kháng của các phụ tải, điện áp trở
nên mất ổn định. Do đó cả hai thông số: tần số và điện áp cần phải được đưa vào để
tính toán trong các chương trình sa thải phụ tải. Phần thứ nhất của nghiên cứu trong
đề tài là xem xét cả hai thông số trong việc thiết kế một chương trình sa thải tải, để
xác định số lượng tải bị sa thải và vị trí thích hợp của nó. Tiếp theo là nghiên cứu
chương trình sa thải phụ tải có xét đến tầm quan trọng và vị trí của phụ tải, chi phí
phụ tải, và các điều kiện ràng buộc.
Phương pháp được sử dụng cho đề xuất thuật toán sa thải tải bao gồm tần số
và điện áp là tín hiệu đầu vào. Mức độ nhiễu loạn được ước tính bằng cách sử dụng
tốc độ thay đổi tần số, và xác định vị trí số lượng tải bị sa thải tại mỗi thanh góp đã
được quyết định dựa trên độ nhạy điện áp tính toán tại mỗi vị trí tải ở chế độ xác lập.
Phương pháp sử cho chương trình sa thải phụ tải có xét đến tầm quan trọng và vị trí
của phụ tải, chi phí phụ tải, và các điều kiện ràng buộc dựa trên thuật toán phân tích
hệ thống phân cấp AHP để xử lý khi hệ thống có nhiều loại phụ tải khác nhau: phụ

tải có tính quyết định, phụ tải quan trọng và phụ tải không quan trọng,… AHP trợ
giúp việc ra các quyết định duy trì hay sa thải phụ tải và tính toán các hệ số quan
trọng của mỗi phụ tải, có thể đại diện cho tầm quan trọng của các loại phụ tải khác
nhau. Thuật toán được đưa ra một cách từng bước và đưa ra thông tin ngắn gọn về
các hệ thống kiểm tra. Phần mềm PowerWorld được sử dụng để mô phỏng sự nhiễu
loạn. Hệ thống thử nghiệm được sử dụng là hệ thống 37 bus 9 máy phát.

HVTH: Lê Trọng Nghĩa

iv


Luận văn thạc sỹ

GVHD: PGS.TS. Quyền Huy Ánh

ABSTRACT
Voltage and frequency are the two important parameters affecting the maintenance
of stability of the power system. The voltage at all the buses and the frequency, both
of which must be maintained within prescribed limits. Frequency is mainly affected
by the active power, while the voltage is mainly affected by the reactive power.
When disturbances occur makes the difference between power generation and load
demand, reducing the power generation capacity of the system. In addition, the
reactive power of the load affects the amplitude of the voltage at the buses. When
the power system is unable to meet the reactive power demands of the loads, the
voltages become unstable. Therefore both parameters: frequency and voltage needs
to be taken into account in the load shedding program. The first part of the study of
the subject is considered both in the design parameters of a load shedding, to
determine the amount of load was shedded and its appropriate location. Followed by
the research the load shedding program, taking into account the importance and

position of the load, load costs, and the constraints conditions.
The methodology used for the proposed load shedding algorithm includes frequency
and voltage as the inputs. The disturbance magnitude is estimated using the rate of
change of frequency and the location and the amount of load to be shed from each
bus is decided using the voltage sensitivities which calculated at each load in the
steady state. Methods for the load shedding program taking into account the
importance and position of the load, load costs, and the constraint conditions based
on Analytic Hierarchy Process (AHP) algorithm to process when the system there
are many different types of load: the crucial load, important load unimportant
load, ... AHP assists in decisions to maintain or shedding load and calculate the
coefficients of importance of each load, may represent the importance of the
different types of load. The algorithm is given a step-by-step and give brief
information about the test system. Software PowerWorld be used to simulate
disturbances. Test system is used 37 bus 9 generators system.

HVTH: Lê Trọng Nghĩa

v


Luận văn thạc sỹ

GVHD: PGS.TS. Quyền Huy Ánh

MỤC LỤC
Trang
Trang tựa
Quyết định giao đề tài
Lý lịch khoa học ...........................................................................................

i

Lời cam đoan................................................................................................

ii

Lời cảm ơn ...................................................................................................

iii

Tóm tắt .........................................................................................................

iv

Mục lục ........................................................................................................

vi

Danh sách các bảng ......................................................................................

viii

Danh sách các hình .......................................................................................

x

Chương 1 TỔNG QUAN ..............................................................................

1

1.1 Giới thiệu ...............................................................................................

1

1.2 Tổng quan các kết quả nghiên cứu ..........................................................

2

1.2.1 Tóm lược các chương trình sa thải phụ tải đang áp dụng ......................

4

1.2.2 Sa thải tải dưới tần số...........................................................................

8

1.2.3 Sa thải tải dưới điện áp ........................................................................

15

1.3 Tính cấp thiết của đề tài ..........................................................................

20

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .................................................

21

1.5 Mục tiêu – khách thể - đối tượng nghiên cứu ..........................................

21

1.5.1 Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................

21

1.5.2 Khách thể nghiên cứu ..........................................................................

21

1.5.3 Đối tượng nghiên cứu ..........................................................................

21

1.6 Phạm vi nghiên cứu ................................................................................

21

1.7 Phương pháp nghiên cứu ........................................................................

22

1.8 Nội dung luận văn ..................................................................................

22

Chương 2. Cơ sở lý thuyết .........................................................................

24

2.1 Sa thải phụ tải .........................................................................................

24

HVTH: Lê Trọng Nghĩa

vi


Luận văn thạc sỹ

GVHD: PGS.TS. Quyền Huy Ánh

2.2 Sa thải phụ tải truyền thống ....................................................................

24

2.3 Sa thải phụ tải thông minh (ILS) .............................................................

27

2.3.1 Mô tả việc sa thải phụ tải thông minh .................................................

27

2.3.2 Sơ đồ khối chức năng ILS ....................................................................

30

2.4 Tối ưu hóa sa thải phụ tải........................................................................

31

2.4.1 Hàm mục tiêu – Tối đa hóa hàm lợi ích ...............................................

31

2.4.2 Các điều kiện ràng buộc của sự giảm bớt phụ tải .................................

32

2.5 Quá trình phân tích hệ thống phân cấp - Thuật toán AHP .......................

33

2.5.1 Thuật toán AHP ...................................................................................

33

Chương 3. Xây dựng chương trin
̀ h sa thải tải ...............................................

36

3.1 Chương trình sa thải phụ tải dựa trên tần số và điện áp không xét đến
các chỉ tiêu kinh tế và các điều kiện ràng buộc về giảm bớt phụ tải ..............

36

3.2 Chương trình sa thải phụ tải có xét đến tầm quan trọng của phụ tải, chi phí

tải, sự thay đổi của tải theo giờ trong ngày và các điều kiện ràng buộc về giảm
bớt phụ tải ....................................................................................................

42

Chương 4. Quan sát trên hệ thống thử nghiệm .............................................

45

4.1 Nghiên cứu trường hợp sự cố mất một máy phát điện trong hệ thống 37 bus, 9
máy phát sử dụng chương trình sa thải phụ tải theo tần số và độ nhạy điện áp. 45
4.2 Nghiên cứu trường hợp mất một máy phát điện trong hệ thống 37 bus 9 máy
phát, sử dụng chương trình sa thải phụ tải theo AHP. ...................................

58

Chương 5. Kết luận ......................................................................................

76

5.1. Kết luận ................................................................................................

76

5.2. Hướng nghiên cứu phát triển .................................................................

76

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................

77

PHỤ LỤC.....................................................................................................

HVTH: Lê Trọng Nghĩa

vii


Luận văn thạc sỹ

GVHD: PGS.TS. Quyền Huy Ánh

DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG
TRANG
Bảng 1.1: Các bước sa thải tải của FRCC .......................................................... 4
Bảng 1.2: Các bước sa thải tải của MAAC .......................................................... 5
Bảng 1.3: Chương trình sa thải tải của ERCOT .................................................. 7
Bảng 1.4: Công thức sa thải tải dựa trên SCADA.............................................. 13
Bảng 1.5: Sa thải tải bởi Điều hành hệ thống truyền tải Hy Lạp ...................... 18
Bảng 4.1: Thứ tự sắp xếp dV/dt tại các thanh góp tải. ...................................... 48
Bảng 4.2: Giá trị dV/dQ tại các thanh góp tải ................................................... 49
Bảng 4.3: Lượng tải sa thải tại mỗi thanh góp trong hệ thống.......................... .50
Bảng 4.4: Sa thải phụ tải theo các bước dựa trên sự thay đổi của tần số ........... 54
Bảng 4.5: Kết quả so sánh giữa các phương pháp sa thải phụ tải trong trường hợp
mất một máy phát .............................................................................................. 58
Bảng 4.6: Dữ liệu tải trong hệ thống 37 bus tại các khoảng thời gian ............... 59
Bảng 4.7: Ma trận phán đoán A-PI ................................................................... 60
Bảng 4.8: Ma trận phán đoán A-LD .................................................................. 61

Bảng 4.9: Giá trị Mi của ma trận A-PI .............................................................. 62
Bảng 4.10: Giá trị Mi của ma trận A-LD ........................................................... 63
Bảng 4.11: Giá trị Mi*của ma trận A-PI ............................................................ 63
Bảng 4.12: Giá trị Mi*của ma trận A-PI ............................................................ 64
Bảng 4.13: Các giá trị Wj của ma trận A-PI ...................................................... 65
Bảng 4.14: Các giá trị Wdi của ma trận A-LD. .................................................. 65
Bảng 4.15: Giá trị các hệ số quan trọng của tải được tính toán bởi AHP. ......... 66
Bảng 4.16: Sắp xếp các đơn vị phụ tải theo giá trị hệ số quan trọng của phụ tải Wij
giảm dần. .......................................................................................................... 67
Bảng 4.17: Sơ đồ sa thải phụ tải tại các thời đoạn. ........................................... 69
Bảng 4.18: Công suất tại các nút tải khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải. . 70
Bảng 4.19: Sắp xếp các phụ tải giảm dần theo công suất và chi phí phụ tải. ..... 71

HVTH: Lê Trọng Nghĩa

viii


Luận văn thạc sỹ

GVHD: PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Bảng 4.20: Giá trị các phụ tải khi áp dụng sa thải phụ tải thông thường........... 72
Bảng 4.21: So sánh giữa sa thải phụ tải theo AHP và LP ................................ . 73
Bảng 4.22: Tổng hợp kết quả giữa phương pháp sa thải phụ tải thông thường (LP)
và phương pháp sa thải phụ tải theo AHP. ........................................................ 74

HVTH: Lê Trọng Nghĩa

ix

Luận văn thạc sỹ

GVHD: PGS.TS. Quyền Huy Ánh

DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 2.1: Mô hình đáp ứng tần số ở trạng thái vận hành ổn định. .................... 25
Hình 2.2: Ảnh hưởng của hệ số cản dịu tải trên đường giảm tần số (đường cong ổn
định hệ thống cho các quá tải khác nhau). ......................................................... 27
Hình 2.3: Cấu trúc tổng quát của chương trình ILS. ......................................... 30
Hình 2.4: Mô hình mạng phân cấp của việc sắp xếp các đơn vị ........................ 33
Hình 3.1: Thuật toán sa thải tải theo tần số và điện áp. .................................... 42
Hình 3.2: Mô hình mạng phân cấp của việc sắp xếp các đơn vị. ....................... 43
Hình 4.1: Sơ đồ hệ thống 37 bus 9 máy phát. .................................................... 45
Hình 4.2: Tần số hệ thống trong trường hợp sự cố máy phát tại bus số 4. ......... 46
Hình 4.3: Điện áp tại bus 11 khi xảy ra sự cố mất máy phát tại bus 4. .............. 47
Hình 4.4: Tần số hệ thống sau khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải. .......... 51
Hình 4.5: Điện áp tại bus 11 sau khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải. ...... 52
Hình 4.6: Tần số hệ thống sau khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải không theo
thứ tự dV/dt. ...................................................................................................... 53
Hình 4.7: Điện áp tại bus 11 sau khi áp dụng chương trình sa thải phụ tải không
theo thứ tự dV/dt. ............................................................................................... 53
Hình 4.8: Tần số hệ thống sau khi sa thải 9% tổng công suất tải. ..................... 55
Hình 4.9: Tần số hệ thống sau khi sa thải 7% công suất tải. ............................. 56
Hình 4.10: Tần số hệ thống sau khi sa thải 5% công suất tải. ........................... 56

Hình 4.11: Tần số hệ thống sau khi sa thải 5% công suất tải. ........................... 57
Hình 4.12: Tổng công suất phát và nhu cầu tải ở các thời đoạn. ....................... 60

HVTH: Lê Trọng Nghĩa

x


Luận văn thạc sỹ

GVHD: PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Chương 1

TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu
Hiện nay các ngành công nghiệp đang phát triển tạo sức ép lên ngành công
nghiệp năng lượng phải cung cấp đủ công suấ t đi ện. Khả năng phát điện sẽ tăng
theo tỷ lệ gia tăng số lượng của tải. Việc truyền tải công suất lớn thông qua lưới
điện dẫn đến điều kiện vận hành của các đường dây truyền tải gần với giới hạn của
nó. Ngoài ra, nguồn dự trữ phát điện thường rất nhỏ và thường là công suất phản
kháng, nhưng cũng không đủ để đáp ứng nhu cầu phụ tải. Vì những lý do này, các
hệ thống điện trở nên dễ bị nhiễu loạn và mất điện.
Các nhiễu loạn của các hệ thống điện, thường là các sự cố mất một máy phát
điện, hoặc bất ngờ thay đổi tải. Những nhiễu loạn thay đổi về cường độ của nó, tại
thời điểm này những nhiễu loạn có thể gây ra mất ổn định hệ thống. Ví dụ, khi một
phụ tải công nghiệp lớn đột ngột được đóng, hệ thống có thể trở nên mất ổn định.
Điều này dẫn đến cần thiết để nghiên cứu hệ thống và theo dõi nó để ngăn chặn hê ̣
thố ng trở nên mất ổn định.
Hai thông số quan trọng nhất để theo dõi là điện áp và tần số hệ thống. Điện

áp tại tất cả các thanh góp và tần số, cả hai đều phải được duy trì trong giới hạn quy
định được thiết lập. Tần số chủ yếu bị ảnh hưởng bởi công suất tác dụng, trong khi
điện áp chủ yếu bị ảnh hưởng bởi công suất phản kháng.
Cụ thể, tần số bị ảnh hưởng bởi sự chênh lệch giữa công suất phát và nhu cầu
phụ tải. Sự chênh lệch này được gây ra do nhiễu loạn, nó làm giảm khả năng phát
điện của hệ thống. Ví dụ, do sự cố mất một máy phát điện, khả năng phát điện giảm
trong khi nhu cầu phụ tải còn lại không đổi hoặc gia tăng. Nếu các máy phát điện
khác trong hệ thống không thể cung cấp đủ công suất cần thiết, thì tần số hệ thống
bắt đầu giảm. Để phục hồi lại tần số trong giới hạn định mức, một chương trình sa
thải tải cần được áp dụng cho hệ thống.

HVTH: Lê Trọng Nghĩa

1


Luận văn thạc sỹ

GVHD: PGS.TS. Quyền Huy Ánh

Ngoài ra, nhu cầu công suất phản kháng của phụ tải ảnh hưởng đến biên độ
điện áp tại thanh góp. Khi hệ thống điện không thể đáp ứng nhu cầu công suất phản
kháng của các phụ tải, điện áp trở nên mất ổn định. Trong tình huống như vậy, các
bộ tụ bù được đóng vào lưới nhằm cung cấp công suất phản kháng cho các phụ tải.
Tuy nhiên, khi các bộ tụ bù này không thể khôi phục lại các cấp điện áp trong giới
hạn của nó, hệ thống sẽ phải sa thải tải.
Sau sự nhiễu loạn, hệ thống phải trở về trạng thái ban đầu của nó, có nghĩa là
phụ tải đã bị sa thải được phục hồi một cách có hệ thống mà không gây ra sự sụp đổ
hệ thống. Trong trường hợp sự cố lâu dài, hệ thống điện không thể đáp ứng nhu cầu
công suất trong thời gian dài, việc sa thải phụ tải tối ưu cần xét đến các chỉ tiêu kinh

tế và tầm quan trọng của phụ tải. Điều này thì quan trọng trong việc duy trì ổn định
hệ thống điện, sa thải tải đã trở thành một chủ đề quan trọng trong nghiên cứu.
1.2 Tổng quan các kết quả nghiên cứu
Có nhiều phương pháp khác nhau để sa thải phụ tải và phục hồi hệ thống đã
được phát triển bởi các nhà nghiên cứu và đã được sử dụng trong ngành công
nghiệp năng lượng trên toàn thế giới. Hầu hết trong số này là dựa trên sự suy giảm
tần số trong hệ thống. Bằng cách xem xét một yếu tố, đó là tần số, trong các trường
hợp này kết quả thường kém chính xác.
Việc sa thải tải quá mức đã không được ưa chuộng vì nó gây ra sự bất tiện
cho khách hàng. Các cải tiến về các phương pháp truyền thống này đã dẫn đến sự
phát triển của kỹ thuật sa thải phụ tải dựa trên tần số cũng như tốc độ thay đổi của
tần số. Điều này dẫn đến dự đoán tốt hơn của phụ tải sẽ phải sa thải, và nâng cao độ
chính xác.
Gần đây, việc mất điện đã mang lại sự chú ý tới các v ấn đề của sự ổn định
điện áp trong hệ thống. Giảm điện áp có thể là một kết quả của một sự nhiễu loạn.
Đó là nguyên nhân chính, tuy nhiên, còn có thể do cung cấp không đủ công suất

HVTH: Lê Trọng Nghĩa

2


Luận văn thạc sỹ

GVHD: PGS.TS. Quyền Huy Ánh

phản kháng. Điều này dẫn đến các nhà nghiên cứu tập trung vào kỹ thuật để duy trì
sự ổn định điện áp.
Mất điện của một máy phát điện gây ra mất cân bằng giữa công suất phát
điện và nhu cầu phụ tải. Điều này ảnh hưởng đến tần số và điện áp. Kế hoạch sa thải

tải phải xem xét cả hai thông số này khi sa thải phụ tải. Bằng cách sa thải đúng số
lượng tải từ những thanh góp, biên độ điện áp tại một số thanh góp chắc chắn có thể
được cải thiện.
Sau khi xem xét các thông số cho sa thải tải, cần thiết phải có các thiết bị phù
hợp cho việc thu thập dữ liệu hệ thống để các dữ liệu đưa vào cho chương trình sa
thải được chính xác như các giá trị thực tế. Thông thường, các bộ phận đo lường
pha được sử dụng để đo dữ liệu thời gian thực.
Sa thải tải được dựa trên một chuẩn ưu tiên, có nghĩa là sa thải những phụ tải
quan trọng là ít nhất, các tải công nghiệp đắt tiền vẫn còn được duy trì. Vì vậy,
phương diện kinh tế đóng một phần quan trọng trong các kế hoạch sa thải tải.
Thông thường, một phương pháp tiếp cận thông minh được sử dụng kết hợp. Tổng
số lượng của tải phải sa thải được chia thành nhiều bước riêng biệt, nó được sa thải
theo sự suy giảm của tần số.
Ví dụ, khi tần số giảm đến điểm nhận đầu tiên chắc chắn được xác định trước
phần trăm của tổng phụ tải được sa thải. Nếu có một sự giảm tiếp trong tần số và nó
đạt đến điểm nhận thứ hai, tỷ lệ phần của tải còn lại được sa thải. Quá trình này diễn
ra tiếp tục cho đến khi tần số tăng trên giới hạn dưới của nó. Số lượng tải bị sa thải
trong mỗi bước là một yếu tố quan trọng về hiệu quả của chương trình.
Bằng cách giảm tải trong mỗi bước thì khả năng sa thải tải quá mức sẽ được
giảm. Trong khi xem xét số lượng tải được sa thải và lượng tải sa thải mỗi bước,
cần tính đến yêu cầu công suất phản kháng của mỗi tải. Thông thường, những nhiễu
loạn như mất một máy phát điện gây ra điện áp giảm. Một cách hiệu quả để khôi
phục lại điện áp là giảm phụ tải công suất phản kháng. Do đó, khi tải tiêu thụ một

HVTH: Lê Trọng Nghĩa

3


Luận văn thạc sỹ

GVHD: PGS.TS. Quyền Huy Ánh

lượng cao công suất phản kháng thì sẽ được cắt giảm đầu tiên; biên độ điện áp có
thể được cải thiện.
1.2.1 Tóm lược các chương trình sa thải phụ tải đang áp dụng
Hội đồng Điều phối độ tin cậy bang Florida (FRCC) [5], có xây dựng kế
hoạch sa thải phụ tải. Các bộ phận cung cấp tải của FRCC phải cài đặt các rơle dưới
tần số, để ngắt xung quanh 56% tổng số tải trong một kế hoạch sa thải tải tự động.
Nó có 9 bước để sa thải phụ tải, tần số là 59,7 Hz cho bước đầu tiên và 59,1 Hz cho
bước cuối cùng. Các bước tần số, thời gian và số lượng của tải sẽ bị sa thải trình bày
trong Bảng 1.1. Các bước từ A đến F sa thải tải khi có sự suy giảm tần số. Các bước
L, M và N thì đặc biệt, sa thải phụ tải khi tần số gia tăng. Mục đích của việc này là
để tránh sự trì trệ của tần số tại một giá trị thấp hơn so với danh định. Vì vậy, nếu
tần số tăng lên đến 59,4 Hz và tiếp tục duy trì trong vùng lân cận hơn 10 giây, thì
5% phụ tải còn lại được sa thải để tăng tần số và đạt đến giá trị danh định yêu cầu.
Bảng 1.1: Các bước sa thải tải của FRCC.
Các bước
Tần số sa
Thời gian
UFLS
thải tải (Hz)
trễ (s)
A
59.7
0.28
B
59.4
0.28
C

59.1
0.28
D
58.8
0.28
E
58.5
0.28
F
58.2
0.28
L
59.4
10
M
59.7
12
N
59.1
8

Lượng tải sa thải
Tổng số lượng
(phần trăm tổng tải) (%) tải sa thải (%)
9
9
7
16
7
23

6
29
5
34
7
41
5
46
5
51
5
56

Hiệu quả của kế hoạch này được kiểm tra mỗi năm bởi nhóm công tác ổn
định FRCC (SWG). Căn cứ vào kế hoạch này chắc chắn chỉ tiêu tần số phải được
thành lập. Tần số phải duy trì trên 57 Hz và nên phục hồi trên 58 Hz trong 12 giây.
Ngoài ra, tần số không được vượt quá 61,8 Hz vì sa thải phụ tải quá mức.
Kiểm soát khu vực giữa Đại Tây Dương MAAC thực hiện một quy trình sa
thải tải từng bước. Bảo vệ máy phát điện cũng được xem xét khi thiết lập các điểm
cài đặt tần số, và số lượng tải sẽ bị sa thải tại mỗi bước. Các rơle bảo vệ máy phát

HVTH: Lê Trọng Nghĩa

4


Luận văn thạc sỹ

GVHD: PGS.TS. Quyền Huy Ánh

điện được thiết lập để ngắt máy phát điện sau bước sa thải tải cuối cùng. Kế hoạch
này có ba bước sa thải phụ tải cơ bản, được trình bày trong Bảng 1.2.
Bảng 1.2: Các bước sa thải tải của MAAC.
Số lượng phần trăm tổng tải sa thải

Tần số cài đặt sa thải tải (Hz)

10%

59.3

10%

58.9

10%

58.5

Tần số cắ t giảm đầu tiên là 59,3 Hz. Tại mỗi bước, 10% của tải trực tuyến tại
đó tức thời được sa thải. Số lượng của các bước sa thải tải có thể tăng được hơn ba
lần cung cấp trên lịch trình được duy trì. Kế hoạch này là một kế hoạch phân phối
khi nó sa thải tải từ các vị trí phân phối mà trái ngược với kế hoạch tập trung. Các
tải bị ngắt bởi kế hoạch này được phục hồi bằng tay.
Cài đặt thời gian trễ được áp dụng cho rơle dưới tần số với thời gian trễ là
0,1(s). Các rơle này đòi hỏi duy trì ổn định tại điểm đặt tần số là ±0,2(Hz) và trong
thời gian trễ ±0,1(s). Các kiểu và công nghệ chế tạo của các rơle này là yêu cầu phải
đồng nhất để đạt được một cách xấp xỉ giống nhau về tốc độ đáp ứng. Một cơ sở dữ
liệu sa thải tải dưới tần số được duy trì bởi nhân viên lưu trữ thông tin MAAC đối
với việc sa thải tải tại mỗi bước, tổng số các bước và ghi lại mỗi trường hợp sa thải

tải.
Công ty Dịch vụ công cộng New Mexico (PNM) đã phát triển một kế hoạch
sa thải tải dưới điện áp, để bảo vệ hệ thống của họ chống lại mất ổn định điện áp.
Kế hoạch này đã được thiết kế cho hai trường hợp mất ổn định điện áp. Thứ nhất là
được kết hợp với sự mất ổn định tức thời của các động cơ không đồng bộ trong
vòng 0-20 giây đầu tiên. Thứ hai là đến vài phút. Sụp đổ này có thể gây ra vì đang
cố gắng điều chỉnh phân phối để khôi phục lại điện áp tại trạm biến áp phụ tải. Theo
cấu trúc liên kết của hệ thống PNM, chương trình sa thải phụ tải ngẫu nhiên quan
trọng được phát triển (ICLSS). Kế hoạch này sử dụng SCADA và các PLC. Hệ

HVTH: Lê Trọng Nghĩa

5


Luận văn thạc sỹ

GVHD: PGS.TS. Quyền Huy Ánh

thống vùng đã được sử dụng để thử nghiệm phương pháp này. Mười ba bước sa thải
tải được thực hiện để chính xác độ chênh lệch tần số.
Hồ chứa thủy điện Tây Nam SPP có ba bước cơ bản của kế hoạch sa thải tải
dựa trên các rơle dưới tần số. Trong trường hợp suy giảm tần số có thể không được
hạn chế trong ba bước, thêm vào đó các bước sa thải khác được tiến hành. Các sự
tác động khác có thể bao gồm việc mở các đường dây, tăng vùng mất điện. Những
hành động này được thực hiện khi tần số giảm xuống dưới 58,7 Hz. Kế hoạch này
thì tự động, trong trường hợp nó không đạt được phục hồi tần số thành công, sa thải
tải bằng tay được kết hợp. Các bộ phận được yêu cầu phải sa thải tải trong ba bước.
Trong bước đầu tiên, lên đến 10% của tải, nhưng không quá 15% là cần thiết để sa
thải. Trong bước thứ hai lên đến 20% của tải, nhưng không quá 25% là cần thiết để

sa thải. Bước thứ ba yêu cầu lên đến 30% nhưng không quá 45% của các phụ tải
hiện có để được sa thải.
Hệ thống TNB của Malaysia đã được sử dụng một chương trình sa thải phụ
tải. Chương triǹ h này đư ợc dựa trên sự suy giảm của tần số và tải sa thải khi tần số
giảm dưới giá trị danh định của nó. Đó là bốn bước đầu tiên của chương triǹ h sa
thải tải. Nhưng sau sự sụp đổ hệ thống vào tháng 08 năm 1993, nó đã được sửa đổi
với sáu bước chương triǹ h sa thải. Do đây là hệ thống 50 Hz, bắt đầu sa thải từ 49,5
Hz. Các tần số liên tục cho năm bước tiếp theo là 49,3 Hz, 49,1 Hz, 49,0 Hz, 48,8
Hz và 48,5 Hz. Tỷ lệ tải lựa chọn để sa thải được dựa trên mức trung bình ba tháng
của các dữ liệu tải được cập nhật hàng năm. Ba bước đầu tiên của sa thải tải được
thiết lập ta ̣i ba tra ̣m điê ̣n có người kiể m soát hoặc các trạm điê ̣n với điều khiển giám
sát từ xa. Số lượng của tải có thể là ít hơn khi tải được sa thải là phân bố đều trên hệ
thống.
Một chương trình tự động sa thải tải dưới tần số được sử dụng bởi các ngành
công nghiệp năng lượng Guam [6]. Chương trình này cố gắng để giảm thiểu tải bị
sa thải dựa trên mức độ của tải mất cân bằng và khả năng huy động các nguồn dự
trữ. Nó được dựa trên tần số giảm trung bình của hệ thống. Một kế hoạch tương tự

HVTH: Lê Trọng Nghĩa

6


Luận văn thạc sỹ

GVHD: PGS.TS. Quyền Huy Ánh

được kết hợp giữa Cote d'Ivoire-Ghana-Togo-Benin thành lập một chương trình sa
thải tải năm giai đoạn với sự giảm tần số đầu tiên là 49,5 Hz (trên một hệ thống 50
Hz) và sự giảm tần số của giai đoạn cuối cùng là 47,7 Hz.

ERCOT, Hội đồng điện tin cậy của Texas, có chương trìn h sa thải t ải dưới
tần số [7]. Nó được xem xét bởi các hướng dẫn điều hành ERCOT mỗi 5 năm. Tổng
phụ tải nó sa thải lên đ ến 25% tải của hệ thống. Chương trình có ba bước, cắ t giảm
tần số cho bước một là 59,3 Hz được trình bày trong Bảng 1.3.
Bảng 1.3: Chương trình sa thải tải của ERCOT.
Tần số sa thải
Tải sa thải
59.3 Hz

5% Tải hệ thống (Tổng 5%)

58.9 Hz

Cộng thêm 10% tải hệ thống (Tổng 15%)

58.5 Hz

Cộng thêm 10% tải hệ thống (Tổng 25%)

Các chương triǹ h trên chưa bao g ồm bất kỳ kế hoạch cô lập điện. Chỉ ngẫu
nhiên được xem xét sự ngắt điện của máy phát điện. Trong một sự kiện của tháng
03 năm 2003, chương trình UFLS đã đưa vào thử nghiệm. Nó hoạt động tốt bởi ngắt
tải đồng nhất, lên đến 3.900 MW của trường hợp máy phát điện bị ngắt điện. Nhưng
nó đã được quan sát thấy rằng một số trong các bộ phận này bị ngắt điện sau sự kiện
ban đầu và sa thải tải của UFLS. Các bộ phận này được phát hiện có rơle bảo vệ
hoặc kiểm soát cài đặt bị sai.
Một chương trình khác [8] sử dụng các mạng trí tuệ nhân tạo để xác định
chương trình bảo vệ sa thải tải thích hợp nhất. Các đầu vào cho hệ thống được đòi
hỏi xác suất tiêu chuẩn liên quan đến hệ thống bảo vệ hoặc số lượng của khách hàng
bị ngắt tải. Chương trình này là một phiên bản được mở rộng của một cách tiếp cận

mô phỏng Monte Carlo liên tiếp hiện có.
Chương trình sa thải tải dưới tần số hợp nhất bởi hệ thống điện Đài Loan [9],
xem xét các mô hình tải khác nhau, ví dụ, một mô hình động một động cơ, một mô
hình động hai động cơ và một mô hình động tổng hợp. Đề án này tính toán các hệ

HVTH: Lê Trọng Nghĩa

7


Luận văn thạc sỹ

GVHD: PGS.TS. Quyền Huy Ánh

số động lực D, đó là các hệ số của các mô hình tải khác nhau tùy thuộc vào tần số
và điện áp của tải.
Chương trình sa thải tải dựa trên thuật toán di truyền, gọi là Iterative
Deepening Genetic Algorithm (IDGA) [10], sa thải tải phù hợp tại mỗi phạm vi lấy
mẫu và giảm thiểu tổng các thiệt hại của hệ thống do không cần thiết sa thải tải.
Một chương trình sa thải tải thông minh [11] được giới thiệu bởi Shokooh và
những cô ̣ng sự. Chương trình này đã được lắp đặt tại PT Newmont Batu Hijau, một
nhà máy khai thác mỏ ở Indonesia. Chương trình này được máy tính hóa với một
máy chủ liên kết với PLC phân phối trên toàn hệ thống. Những PLC thông báo cho
máy chủ ILS trong trường hợp rối loạn bất cứ nơi nào trong hệ thống.
Một phương pháp khác được áp dụng cho các hệ thống Bắc Chile cho mục
đích thử nghiệm [12], xem xét việc tối ưu hóa các vấn đề điều phối kinh tế, nhanh
chóng phục hồi nguồn dự trữ và sa thải tải khi mất một máy phát điện xảy ra trong
hệ thống. Chương trình này sử dụng thuật toán lập của Bender. Nó cũng sẽ xem xét
phân tích chi phí của hệ thống, xem xét chi phí sa thải tải và chi phí nguồn dự trữ.
Hầu hết các chương trình sử dụng cho sa thải tải là sử dụng hai phương pháp đó là:

Sa thải tải dưới tần số và sa thải tải dưới điện áp.
1.2.2 Sa thải phụ tải dưới tần số
Sa thải tải dưới t ần số chủ yếu cài đă ̣t các relay đ ể phát hiện những thay đổi
tần số trong hệ thống. Ngay khi tần số giảm xuống dưới một giá trị nhất định một số
lượng nhất định của tải sẽ cắt giảm, nếu tần số giảm xuống hơn nữa, lại một số
lượng nhất định tải bị cắt giảm. Điều này dẫn đến cho một liên kết của các bước. Số
lượng tải sẽ sa thải và vị trí của tải sẽ sa thải được xác định trước. Sau đây là tóm
lược các bài báo nghiên cứu dựa trên sa thải tải dưới tần số.
Terzia nói về sa thải tải dưới tần số trong hai giai đoạn. Trong giai đoạn đầu
tiên, tần số và tốc độ thay đổi tần số của hệ thống được ước tính bằng thuật toán

HVTH: Lê Trọng Nghĩa

8