Đánh giá thông số trạng thái vận hành trạm 500KV tân định, 200KV trảng bàng và 200KV mỹ phước

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN TRỌNG HIẾU

ĐÁNH GIÁ THÔNG SỐ TRẠNG THÁI VẬN HÀNH
TRẠM 500KV TÂN ĐỊNH, 220KV TRẢNG BÀNG
VÀ 220KV MỸ PHƯỚC

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – 60520202

S K C0 0 4 7 4 8

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015


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

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN TRỌNG HIẾU

ĐÁNH GIÁ THÔNG SỐ TRẠNG THÁI VẬN HÀNH
TRẠM 500KV TÂN ĐỊNH, 220KV TRẢNG BÀNG
VÀ 220KV MỸ PHƯỚC

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2015


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

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN TRỌNG HIẾU

ĐÁNH GIÁ THÔNG SỐ TRẠNG THÁI VẬN HÀNH
TRẠM 500KV TÂN ĐỊNH, 220KV TRẢNG BÀNG
VÀ 220KV MỸ PHƯỚC

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202
Hướng dẫn khoa học:
TS. LÊ CHÍ KIÊN

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2015


HVTH: Nguyễn Trọng Hiếu

GVHD: TS. Lê Chí Kiên

LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:
Họ & tên: Nguyễn Trọng Hiếu

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 07-03-1975

Nơi sinh: Tiền Giang

Quê quán: Tiền Giang

Dân tộc: kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 22/2/6 đường 13, tổ 3 khu phố 4, phường
Linh Xuân, quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh.
Điện thoại cơ quan: 08.22180840
Điện thoại di động: 0937 512 512
Fax: 08.37283696
E-mail:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
Đại học:
Hệ đào tạo: Chính qui
Thời gian đào tạo từ năm 1995 đến năm 2000.
Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
Ngành học: Điện – Điện tử.
Môn thi tốt nghiệp: Quản lý dự án, PLC, Chuyên đề thông tin
Ngày thi tốt nghiệp: //2000
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC:
Thời gian

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm

2001 đến 2007

Công ty Truyền Tải Điện 4

CBKT phụ trách đường dây

2007 đến nay

Công ty Truyền Tải Điện 4

Điều hành viên trạm điện

i


HVTH: Nguyễn Trọng Hiếu

GVHD: TS. Lê Chí Kiên

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 … tháng 10 năm 2015

Nguyễn Trọng Hiếu

ii

HVTH: Nguyễn Trọng Hiếu

GVHD: TS. Lê Chí Kiên

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian học tập tại trường ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, với sự dạy bảo tận tình của các thầy cô trong
Khoa Điện và quý thầy cô trường ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ
CHÍ MINH, em đã học tập được rất nhiều kiến thức quí báu và những kinh nghiệm
thực tế từ quý thầy cô. Với vốn kiến thức tích luỹ này đã góp phần xây nền tảng cho
em vững tin bước vào lĩnh vực kỹ thuật trong tương lai.
Xin chân thành cảm ơn TS.Lê Chí Kiên, người Thầy đã tận tình hướng dẫn và
giúp đỡ em trong suốt thời gian qua để em có thể hoàn thành luận văn này.
Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn các anh chị đồng nghiệp, bạn bè và người
thân trong gia đình đã luôn luôn cố gắng tạo điều kiện, giúp đỡ động viên em trong
quá trình thực hiện luận văn này.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2015
Người thực hiện.

Nguyễn Trọng Hiếu

iii


HVTH: Nguyễn Trọng Hiếu

GVHD: TS. Lê Chí Kiên

TÓM TẮT
Hệ thống điện có vai trò rất quan trọng trong việc phát triển kinh tế và đảm
bảo an ninh Quốc gia. Vì vậy việc đảm bảo chất lượng điện năng rất được quan tâm
trong vận hành hệ thống điện, nhất là hệ thống điện truyền tải. Trung tâm điều khiển
xa là nơi thực hiện nhiệm vụ giám sát, thu thập thông tin và điều khiển thiết bị tại
các trạm không người trực. Vì vậy việc thu thập các thông số trạng thái vận hành
đòi hỏi phải có độ chính xác cao để đảm bảo độ tin cậy và an toàn trong vận hành.
Số liệu thu thập được tại Trung tâm điều khiển xa từ các máy đo luôn có sự sai
số không thể tránh được. Sai số của phép đo phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó
có 2 yếu tố chính đó là sai số của chính bản thân máy đo và sai số do đường truyền.
Vì vậy đánh giá thông số trạng thái vận hành các trạm biến áp, phát hiện ra
những dữ liệu xấu, loại bỏ dữ liệu xấu ra khỏi tính toán, đánh giá thông số trạng thái
của dữ liệu thu thập được sau khi đã loại bỏ dữ liệu xấu, nhằm giúp điều hành viên
vận hành hệ thống điện từ xa có những nhận định đúng đắn về trạng thái của thiết bị
đang vận hành, điều chỉnh công suất lưới, tái cấu trúc lại lưới điện và để điều độ
kinh tế lưới điện. Cụ thể là đánh giá thông số trạng thái vận hành trạm 500kV Tân
Định, 220kV Trảng Bàng và 220kV Mỹ Phước (trạm không người trực).
Quá trình đánh giá thông số trạng thái vận hành được thực hiện như sau:
- Sử dụng những phép đo thô zj từ hệ thống để xác định các ước lượng bình


phương cực tiểu trọng số của các biến trạng thái hệ thống xi .






- Thay thế các ước lượng xi vào phương trình z  H x để tính giá trị ước lượng







z j của những phép đo và sai số ước lượng là e j  z j  z j .



Nm

- Đánh giá tổng bình phương trọng số f  
j 1

iv

e 2j

 2j

.


HVTH: Nguyễn Trọng Hiếu

GVHD: TS. Lê Chí Kiên





- So sánh f với  k2, , nếu f   k2, thì các số liệu thu thập được có ít nhất một
máy đo bị lỗi (sai số lớn). Thực hiện tính toán lỗi chuẩn hóa của các máy đo.
Loại bỏ lỗi chuẩn hóa của máy đo có giá trị lớn nhất và tiến hành đánh giá lại


từ đầu, lặp lại các bước trên cho đến khi thỏa điều kiện f   k2 , . Khi đó các
số liệu thu thập được từ các máy đo còn lại là chính xác với độ tin cậy 99.5%.
- Quá trình cập nhật các thông số đang vận hành và đánh giá các thông số này
như các bước đã nêu trên được diễn ra một cách liên tục.
Đánh giá thông số trạng thái vận hành tại các trạm biến áp bằng phương pháp
bình phương cực tiểu trọng số có xét đến vị trí và khoảng cách lắp đặt thiết bị đo,
đây cũng chính là điểm mới của luận văn. Khi có xét đến vị trí và khoảng cách lắp
đặt thiết bị đo sẽ làm cho việc đánh giá các thông số trạng thái vận hành của các
trạm biến áp tại Trung tâm điều khiển xa đáng tin cậy hơn.
Phương sai của các phép đo:  i   i'   i''
Trong đó:
-  i' : là phương sai của máy đo
-  i'' : là phương sai khi có thêm trọng số (tùy thuộc vào vị trí và khoảng cách
của máy đo trên lưới truyền đến trung tâm điều khiển).


Khi  i càng lớn thì f càng nhỏ và càng chính xác. Đánh giá tốt và chính xác
các thông số trạng thái vận hành sẽ giúp cho điều hành viên vận hành hệ thống điện
từ xa có những nhận định đúng về trạng thái của thiết bị đang vận hành, từ đó có
những quyết định đúng đắn trong việc điều chỉnh điện áp, công suất và tái cấu trúc
lại lưới điện cho phù hợp.

v

HVTH: Nguyễn Trọng Hiếu

GVHD: TS. Lê Chí Kiên

ABSTRACT
Electrical systems have a very important role in the economic development
and national security. So ensuring power quality are of particular interest in the
operation of the power system, particularly the electricity transmission system.
Remote control center which carries out the task of monitoring, information
gathering and control equipment at the station which is not operated by human. So
the collection of parameters operating status requires high precision to ensure the
reliability and safety of operation.
Data collected at the control center far from the meter is always the inevitable
errors. Uncertainty of measurement depends on many factors, including 2 major
factors that own errors and errors due to meter line.
So assessing operating state parameters of transformer stations, discover bad
data, bad data removed from the calculations, evaluation parameters of state data
collected after removal bad data help operators operate remote power systems to get
good judgment about the state of the operating equipment, adjust power grid, power
grid restructuring and to economic moderation grid. Specifically to evaluate
parameters operating status of 500kV Tan Dinh substation, 220kV Trang Bang
substation and 220kV My Phuoc substation (non-attended substation).
The evaluation process parameter operating mode is done as follows:
- Use the raw measurements zj from the system to determine the weighted least


squares estimates xi of the system states.






- Substitute the estimates xi in the equation z  H x to calculate the estimated






values z j of the measurements and hence the estimated error e j  z j  z j .



Nm

- Evaluate the weighted sum of squares f  
j 1

vi

e 2j

 2j

.

HVTH: Nguyễn Trọng Hiếu

GVHD: TS. Lê Chí Kiên



- When comparring f with  k2, , if



f   k2, of the data collected, there is at

least one faulty meter (inaccurate). Implementing standardized calculation
error of the meter. Eliminate errors by gauge normalized largest value and


assessed again, repeat the above steps until satisfactory condition f   k2 , .
Whereas the data collected from the remaining meter with the accuracy of
99.5% reliability.
- The process of updating the operating parameters and evaluate parameters
such as the aforementioned steps are taking place on an ongoing basis.
Assessment parameters operational status at substations with minimum error
method takes into account the weight and position distance measuring equipment
installation, this is also a new point of the thesis. When considering the location and
distance measuring equipment installation will make an assessment of the
operational parameters of the state of the substation in the control center far more
reliable.
The variance of the measurements  i   i'   i'' :
Where:
-  i' : Is the variance of the gauge

-  i'' : Is the variance when there is more weight (depending on the location and
distance of the transmission grid to gauge on the control center).


When  i is larger, f is smaller and more accurated. Good and correct review
of the operating status parameters will help operators operatting remote power
systems to have a correct view of the state of the operating-equipment and make,
right decisions in adjusting the voltage, capacity and restructure accordingly grid.

vii


HVTH: Nguyễn Trọng Hiếu

GVHD: TS. Lê Chí Kiên

MỤC LỤC
Trang tựa

TRANG

Quyết định giao đề tài
Lý lịch khoa học ....................................................................................................... i
Lời cam đoan........................................................................................................... ii
Lời cảm ơn ............................................................................................................. iii
Tóm tắt ................................................................................................................... iv
Mục lục ................................................................................................................ viii
Danh sách các chữ viết tắt ...................................................................................... ix
Danh sách các hình .................................................................................................. x
Danh sách các bảng ................................................................................................ xi

Chương 1: TỔNG QUAN..................................................................................... 1
1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu .................................................. 1
1.2 Mục đích của đề tài ................................................................................... 2
1.3 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài ................................................................ 4
1.3.1 Nhiệm vụ của đề tài ....................................................................... 4
1.3.2 Giới hạn của đề tài ......................................................................... 4
1.4 Phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 4
1.4.1 Phương trình chuẩn tắc NE (NORMAL EQUATION) ................... 4
1.4.2 Phương pháp biến đổi trực giao (ORTHO)..................................... 5
1.4.3 Phương pháp hỗn hợp (HYBRID) .................................................. 6
1.4.4 Phương trình chuẩn tắc có ràng buộc (NE/C) ................................. 6
1.4.5 Phương pháp ma trận mở rộng của Hachtel (HACHTEL) .............. 7
1.4.6 Phương pháp bình phương cực tiểu trọng số (WLS)....................... 9
1.4.7 Phương pháp giá trị tuyệt đối cực tiểu trọng số (WLAV) ............. 10
1.4.8 Lựa chọn phương pháp nghiên cứu .............................................. 11

viii


HVTH: Nguyễn Trọng Hiếu

GVHD: TS. Lê Chí Kiên

Chương 2: PHƯƠNG PHÁP BÌNH PHƯƠNG CỰC TIỂU TRỌNG SỐ CÓ
XÉT ĐẾN KHOẢNG CÁCH VÀ VỊ TRÍ ĐẶT MÁY ĐO TRÊN HỆ THỐNG
(WLS-L&D) ......................................................................................................... 12
2.1. Phương pháp .......................................................................................... 12
2.2 Tính quan sát được của hệ thống và số đo giả.......................................... 17
2.3 Kiểm tra dữ liệu xấu ................................................................................ 18
Chương 3: XÂY DỰNG LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT............................................. 38

3.1 Lưu đồ giải thuật ..................................................................................... 38
3.2 Các bước thực hiện.................................................................................. 39
Chương 4: ĐÁNH GIÁ THÔNG SỐ TRẠNG THÁI VẬN HÀNH TRẠM
500KV TÂN ĐỊNH, 220KV TRẢNG BÀNG VÀ 220KV MỸ PHƯỚC............ 41
4.1 Nhập dữ liệu thông số vận hành .............................................................. 41
4.2 Đánh giá trạng thái vận hành của thiết bị ................................................. 42
4.3 Kiểm tra, loại bỏ dữ liệu xấu và đánh giá lại thông số vận hành .............. 56
4.4 Xuất kết quả ............................................................................................ 63
Chương 5: KẾT LUẬN ...................................................................................... 64
5.1 Kết quả đạt được .................................................................................... 64
5.2 So sánh độ tin cậy của phương pháp này với phương pháp không có xét
đến vị trí, khoảng cách lắp đặt máy đo .......................................................... 64
5.3 Hướng phát triển của đề tài .................................................................... 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 66
PHỤ LỤC 1: (Menugiaodien.m) ......................................................................... 68
PHỤ LỤC 2: (Danhgiathongsovanhanh.m) ....................................................... 75

ix


HVTH: Nguyễn Trọng Hiếu

GVHD: TS. Lê Chí Kiên

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT

KÝ HIỆU

VIẾT ĐẦY ĐỦ

1

SCADA

Supervisory Control And Data Acquisition

2

HMI

Human Machine Interface

3

RTU

Remote Terminal Unit

4

NE

Normal Equation

5

WLS

Weighted Least Squares

6

WLS - L&D Weighted Least Squares Consider Location and Distance

7

SE

State Estimation

ix


HVTH: Nguyễn Trọng Hiếu

GVHD: TS. Lê Chí Kiên

DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG

TRANG

Bảng 1.1: Các bước tính toán chính trong đánh giá trạng thái ................................. 8
Bảng 2.1: Tóm tắt những dạng còn lại và ma trận tương quan............................... 20
Bảng 2.2: Bảng phân bố xác suất  k2 , .................................................................. 23
Bảng 4.1: Dữ liệu thông số vận hành của các máy đo............................................ 41
Bảng 4.2: Kết quả các biến trạng thái đánh giá ước lượng 15 phép đo .................. 51
Bảng 4.3: Kết quả các lỗi đánh giá ước lượng 15 phép đo ..................................... 52
Bảng 4.4: Lỗi chuẩn hóa của 15 máy đo ............................................................... 55

Bảng 4.5: Kết quả các biến trạng thái đánh giá ước lượng 14 phép đo .................. 58
Bảng 4.6: Kết quả các lỗi đánh giá ước lượng 14 phép đo ..................................... 59
Bảng 4.7: Lỗi chuẩn hóa của 14 máy đo ............................................................... 62

x


HVTH: Nguyễn Trọng Hiếu

GVHD: TS. Lê Chí Kiên

DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 2.1: Đường cong xác suất (e) ..................................................................... 13
Hình 2.2: Đặc tính tương quan hàm p  2  và phân bố xác suất  k2 , cho những
giá trị nhỏ của bậc tự do k...................................................................................... 22
Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống điện 2 nút..................................................................... 25
Hình 2.4: Sơ đồ mạch tương đương ..................................................................... 26
Hình 4.1: Sơ đồ lưới điện..................................................................................... 42

xi


HVTH: Nguyễn Trọng Hiếu

GVHD: TS. Lê Chí Kiên

Chương 1

TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu
Những năm gần đây việc thu thập dữ liệu, giám sát và điều khiển từ xa ngày
càng phổ biến và phát triển, đặc biệt là trong ngành điện. Hệ thống điện có vai trò
rất quan trọng trong việc phát triển kinh tế và đảm bảo an ninh Quốc gia. Vì vậy
việc đảm bảo chất lượng điện năng rất được quan tâm trong vận hành hệ thống điện,
nhất là hệ thống điện truyền tải.
Thông qua hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) các
thông tin về trạng thái, các thông số của lưới điện đang vận hành được thu thập và
gửi về Trung tâm điều khiển xa hoặc Trung tâm điều độ hệ thống điện. Hệ thống sẽ
tự động điều khiển từ xa các thiết bị đóng cắt dựa trên các dữ liệu thu thập được
nhằm đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy cho lưới điện. Điều hành viên có thể quan
sát các thông số vận hành, trạng thái của các thiết bị nhất thứ và nhị thứ của trạm
biến áp trên các màn hình HMI (Human Machine Interface). Thông thường, cửa sổ
giám sát sơ đồ nối điện chính của trạm được thể hiện trên một màn hình, các màn
hình còn lại dùng để giám sát chi tiết hơn về thiết bị hoặc dùng để truy xuất dữ liệu
quá khứ, chạy các ứng dụng… Ngoài ra, hệ thống còn có khả năng cảnh báo về các
sự cố, tình trạng bất thường thiết bị, quá tải và các trạng thái nguy hiểm cho các
thiết bị đang vận hành.
Vận hành hệ thống điện càng lớn đòi hỏi việc giám sát, thu thập, phân tích, xử
lý lượng thông tin càng nhiều và càng phức tạp. Độ chính xác của việc thu thập
thông số trạng thái vận hành các thiết bị còn tùy thuộc vào nhiều yếu tố, chẳng hạn
như các vấn đề về nhiễu, sai số trong hệ thống đo lường, sai số trong tính toán, các
thông số mạng như trở kháng của những thiết bị không chính xác so với số liệu
được cung cấp bởi nhà sản xuất, vị trí nấc điều thế dưới tải của máy biến áp không
đúng… Điều này có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ tin cậy của những giải
pháp đánh giá trạng thái vận hành lưới điện.

1


HVTH: Nguyễn Trọng Hiếu

GVHD: TS. Lê Chí Kiên

Đối với Trung tâm điều khiển xa (giám sát, thu thập thông tin và điều khiển
thiết bị tại các trạm không người trực), cần phải có các thông số trạng thái vận hành
thật chính xác tại mỗi thời điểm để đảm bảo độ tin cậy và an toàn trong vận hành.
Hiện nay tại các trạm biến điện thuộc trung tâm điều khiển xa đang sử dụng các
đồng hồ đo công suất tác dụng P, công suất phản kháng Q, điện áp U và dòng điện I
được lắp đặt trên các đường dây, các máy biến áp, trên các đường phân phối của
nhà máy điện và trên các trạm phân phối của hệ thống. Các đại lượng có tín hiệu
tương tự (analog) qua các bộ biến đổi tín hiệu analog thành tín hiệu số (digital), sau
đó được đưa đến trung tâm điều khiển. Dữ liệu nhận được ở trung tâm điều khiển
được xử lý bằng hệ thống máy tính và được hiển thị trên màn hình HMI. Số liệu thu
được luôn có sự sai số tất yếu không thể tránh được từ các phép đo.
Nguyên nhân gây sai số có thể do các yếu tố sau:
- Sai số của thiết bị đo lường.
- Sai số Cosφ giữa lưới điện và hệ thống SCADA.
- Sai số do tính toán các thông số P, Q, I, U.
- Sai số do CT (máy biến dòng điện), PT (máy biến điện áp).
- Sai số do thiết bị đầu cuối có độ ổn định chưa cao, tình trạng các cổng giao
tiếp Gateway, RTU (Remote Terminal Unit: thiết bị đầu cuối từ xa) thường xuyên
bị treo.
- Sai số do tổn thất trên đường dây
- Sai số do trục trặc đường truyền.
1.2 Mục đích của đề tài
Từ những sai số trên nên ta không biết được số liệu thu thập được hiển thị trên

màn hình HMI (Human Machine Interface) là thực sự chính xác hay không. Nếu giá
trị của các thông số trạng thái đo được của các thiết bị nằm trong phạm vi cho phép
thì không ảnh hưởng đến vận hành, nhưng giá trị thực tế của các thiết bị đến
ngưỡng hoặc vượt qua ngưỡng cho phép mà giá trị hiển thị trên màn hình vẫn nằm
trong phạm vi cho phép thì sẽ có vấn đề, có thể gây sự cố hoặc hư hỏng thiết bị.
Ngược lại, trường hợp giá trị thông số thiết bị thực tế vẫn nằm trong phạm vi cho

2


HVTH: Nguyễn Trọng Hiếu

GVHD: TS. Lê Chí Kiên

phép mà giá trị thu thập hiển thị trên màn hình cảnh báo đến ngưỡng hoặc vượt quá
ngưỡng cho phép sẽ dẫn đến những hành động sai trong vận hành và gây hậu quả
nghiêm trọng nhất là trong giờ cao điểm.
Do đó, để đánh giá trạng thái thực tế tại một thời điểm vận hành, tất nhiên
không chỉ dựa trên các thông số thu thập được trên màn hình HMI mà phải kết hợp
so sánh, đối chiếu với số liệu đo trực tiếp trên thiết bị tại trạm. Tuy nhiên, số liệu
này cũng chưa phải là chính xác, thậm chí sai hoặc thiếu (thiếu điểm đo, hư hỏng hệ
thống đo hoặc thiết bị truyền số liệu bị lỗi). Dữ liệu không chính xác là một lý do
khiến cho việc giải bài toán trở nên khó khăn và không có hiệu quả đối với các dữ
liệu có sai số nhiều. Lời giải của nó rất nhạy đối với sự thay đổi dữ liệu của công
suất nút, đồng thời không cho phép sử dụng dư thừa dữ liệu để hạn chế ảnh hưởng
của sai số đo. Thông thường điện áp tại cùng một trạm được đo ở nhiều phía của
máy biến áp, đường dây… trên cả 3 pha, đo công suất tác dụng, công suất phản
kháng kèm theo đo dòng điện trên cả 3 pha. Mặt khác, có những thông số không thể
đo được như góc lệch điện áp.
Trong thực tế đánh giá trạng thái, số phép đo thực tế lớn hơn nhiều so với số

dữ liệu đầu vào đòi hỏi, số phương trình lớn hơn số biến trạng thái chưa biết. Sự dư
thừa đó là cần thiết, bởi vì các phép đo thỉnh thoảng là thô (xấu). Trực tiếp dùng các
đo lường thô sẽ không cho lời giải đúng đắn trạng thái của hệ thống điện, vì vậy cần
có một số dạng lọc dữ liệu để có thể sử dụng dữ liệu thô trong tính toán.
Đối với hệ thống điện AC các phương trình của các phép đo là phi tuyến và
giải pháp lặp được sử dụng trong thủ thuật phân bố luồng công suất Newton
Raphson, điều này đã giúp bài toán phân bố công suất trở nên dễ dàng hơn, đưa bài
toán phi tuyến trở về thành bài toán gần như tuyến tính.
Vì vậy mục đích của đề tài là đánh giá thông số trạng thái vận hành các trạm
biến áp, phát hiện ra những dữ liệu xấu, loại bỏ dữ liệu xấu ra khỏi tính toán, đánh
giá thông số trạng thái của dữ liệu thu thập được sau khi đã loại bỏ dữ liệu xấu,
nhằm giúp điều hành viên vận hành hệ thống điện từ xa có những nhận định đúng

3


HVTH: Nguyễn Trọng Hiếu

GVHD: TS. Lê Chí Kiên

đắn về trạng thái của thiết bị đang vận hành, điều chỉnh công suất lưới, tái cấu trúc
lại lưới điện và để điều độ kinh tế lưới điện.
Cụ thể là đánh giá thông số trạng thái vận hành trạm 500kV Tân Định, 220kV
Trảng Bàng và 220kV Mỹ Phước (trạm không người trực).
1.3 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài
1.3.1 Nhiệm vụ của đề tài
- Xây dựng lưu đồ giải thuật nhằm phát hiện, nhận diện loại bỏ dữ liệu xấu ra
khỏi tính toán và đánh giá về thông số trạng thái của các trạm biến áp.
- Giải bài toán, đánh giá thông số trạng thái vận hành trạm 500kV Tân Định,
220kV Trảng Bàng và 220kV Mỹ Phước.

- Viết chương trình giải bài toán trên (chạy trên phần mềm matlab).
1.3.2 Giới hạn của đề tài
Đề tài chỉ nghiên cứu đánh giá thông số trạng thái vận hành của 3 trạm biến
áp, là một phần nhỏ lưới điện truyền tải khu vực Miền Nam - Việt Nam.
1.4 Phương pháp nghiên cứu
1.4.1 Phương trình chuẩn tắc NE (NORMAL EQUATION) [1]
Cho biến z biểu thị các phép đo, x là vectơ biến trạng thái, h là quan hệ toán
học giữa các biến đo được và các biến trạng thái, e là vectơ lỗi phép đo. Ta có:

z  h( x)  e

(1.1)

Đánh giá trạng thái vectơ x bằng cách làm cực tiểu hàm bình phương trọng số
T

J ( x )   z  h( x)  W  z  h( x ) 

(1.2)

W là ma trận đường chéo (m x n) mà các phần tử của nó là các hệ số trọng số
của phép đo. Hệ số trọng số phép đo được tính bằng cách lấy nghịch đảo của việc
thay thế các lỗi.
Trạng thái được giải quyết bằng hệ thống lặp, tính toán thích hợp cho x
trong mỗi phép lặp bằng cách:

G ( x )  x  H T ( x )W  z

(1.3)

z  z  h ( x )

(1.4)

4


HVTH: Nguyễn Trọng Hiếu

GVHD: TS. Lê Chí Kiên

h
: là ma trận Jacobian
x

(1.5)

G ( x)  H T ( x)WH ( x ) : là ma trận lợi suất

(1.6)

H ( x) 

Và x = xk ở bước lặp thứ k. Phương trình (1.4) được gọi là phương trình chuẩn
tắc của vấn đề bình phương cực tiểu trọng số tuyến tính và được giải quyết bằng ma
trận lợi suất:
G  U TU

(1.7)

1.4.2 Phương pháp biến đổi trực giao (ORTHO) [1]
Bình phương cực tiểu trọng số tuyến tính ở mỗi phép lặp là:
T

J (  x )   z  H  x  W   z  H  x 
T

       
   z  H x    z  H x 

 



(1.8)

2



  z  H x




Trong đó H : W 1/2 H và  z : W 1/2 z
Cho Q là ma trận trực giao, …, QTQ = I (ma trận đơn vị), khi đó:
 R 
QH   
0 

(1.9)

Với R là ma trận tam giác trên, ta có:
T

   
   
J (x)    z  H x  QT Q   z  H x 






2



(1.10)

 Q  z  Q H x
 y1  R x

2

 y 2

2

Trong đó:
  y 
Q z   1 
 y2 

5

(1.11)


HVTH: Nguyễn Trọng Hiếu

GVHD: TS. Lê Chí Kiên

Giá trị nhỏ nhất của (1.10) xảy ra khi:
Rx  y1

(1.12)

Tóm lại, bước thực hiện trước tiên của phương pháp biến đổi trực giao là (1.9)




và (1.11) của H và  z , sau đó giải (1.12) và thế ngược lại để tính Q.
1.4.3 Phương pháp hỗn hợp (HYBRID) [1]
Xuất phát từ phương trình (1.9)
T

 

G  H WH  HT H  RT R

(1.13)

Phương pháp hỗn hợp giải quyết các phương trình chuẩn tắc sử dụng các hệ số
trực giao:
R T Rx  H T Wz

(1.14)

Có hai bước chính trong phương pháp hybrid. Bước thứ nhất là phép chuyển


đổi trực giao Q trên H (1.9) và bước thứ hai là giải phương trình chuẩn tắc (1.14).
1.4.4 Phương trình chuẩn tắc có ràng buộc ( NE/C) [1]
Các phép đo ảo thay thế chính xác các quan hệ số học. Để kết hợp chúng một
cách trực tiếp trong phương pháp bình phương cực tiểu trọng số (WLS), việc thành
lập công thức đánh giá trạng thái (1.2) phân chia đơn giản hệ số trọng số lớn. Theo
kinh nghiệm, nó được giám sát sự khác biệt trong các hệ số trọng số có thể gây ra
tình trạng hư hỏng. Những vấn đề sau đây sẽ đưa ra hiệu quả khi phân tích thêm các
hệ số trọng số. Hình thành sự phân chia các phép đo phi tuyến z  h( x)  e và các
phép đo ảo e( x)  0 .
Do đó, ma trận Jacobian được phân chia vào ma trận H và C. Cho tỉ số giữa
các hệ số trọng số của các phép đo ảo và các phép đo phi tuyến là r. Khi đó, phương
trình (1.3) trở thành:
[ H T H  rC T C ]  x  H T  z  rC T  c

(1.15)

Với r rất lớn, số hạng thứ hai rC T C chiếm ưu thế trong các hệ số ma trận. Tuy
nhiên, luôn luôn không có đủ các phép đo ảo để làm cho ma trận C chiếm đầy vị trí

6