ĐÁNH GIÁ ổn ĐỊNH điện áp TRONG hệ THỐNG điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM
KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP TRONG
HỆ THỐNG ĐIỆN

GVHD:
SVTH :
MSSV :
SVTH :
MSSV :
Khoá :
Ngành :

Th.S NGUYỄN NGỌC ÂU
TRẦN NGỌC DIỆN
14142039
HỒ DUY HẢI
14142086
2014 - 2018
ĐIỆN CÔNG NGHIỆP


TP HCM, Tháng 07 năm 2018


MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.............................................................................1
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................1
1.2. MỤC TIÊU ĐẠT ĐẾN CỦA ĐỒ ÁN........................................................2
1.3. NỘI DUNG ĐỒ ÁN...................................................................................2
1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...............................................................2
1.5. GIỚI GIẠN CỦA ĐỒ ÁN..........................................................................2
CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN.....................................3
2.1. HỆ THỐNG ĐIỆN.....................................................................................3
2.1.1. Định nghĩa...............................................................................................3
2.1.2. Cấu trúc HTĐ..........................................................................................4
2.1.3. Nguồn điện..............................................................................................4
2.1.4. Mạng truyền tải........................................................................................5
2.1.5. Mạng phân phối.......................................................................................5
2.1.6. Phụ tải......................................................................................................5
2.2. HỆ ĐƠN VỊ TƯƠNG ĐỐI.........................................................................6
2.2.1. Định nghĩa...............................................................................................6
2.2.2. Tính chất của hệ đơn vị tương đối...........................................................6
2.2.3. Thành lập sơ đồ thay thế..........................................................................7
2.3. CÁC LOẠI NÚT TRONG HTĐ.................................................................8
2.3.1. Mô hình nút cân bằng..............................................................................8
2.3.2. Mô hình nút phát......................................................................................8
2.3.3. Mô hình nút tải........................................................................................8
2.3.4. Mô hình nút trung gian............................................................................8
2.3.5. Các thông số đặc trưng của một nút.........................................................8
2.4. CÁC CHẾ ĐỘ CỦA HTĐ..........................................................................9
2.4.1. Khái niệm ổn định trong HTĐ.................................................................9
2.4.2. Phân loại ổn định...................................................................................10
2.4.2.1. Ổn định tĩnh........................................................................................10
2.4.2.2. Ổn định động......................................................................................11
2.5. ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP VÀ SỤP ĐỔ ĐIỆN ÁP...........................................12

2.5.1. Các khái niệm........................................................................................12
2.5.2. Nguyên nhân của mất ổn định điện áp...................................................12
2.5.3. Hậu quả của sự mất ổn định và yêu cầu đảm bảo ổn định trong HTĐ...13
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NEWTON-RAPHSON VÀ THIẾT LẬP CÁC
CHỈ SỐ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP..............................................................................15


3.1. PHƯƠNG PHÁP NEWTON-RAPHSON.................................................15
3.2. THÀNH LẬP CÁC CHỈ SỐ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP (VSIs)........................16
3.2.1. Fast Voltage Stability Index (FVSI).......................................................18
3.2.2. Line stability factor (LQP).....................................................................19
3.2.3. Line Stability Index (Lmn)....................................................................20
CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM POWERWORLD VÀ MẠNG NƠRON NHÂN TẠO...............................................................................................22
4.1. PHẦN MỀM POWERWORLD 19...........................................................22
4.1.1. Giới thiệu phần mềm Powerworld 19....................................................22
4.1.2. Các bước thành lập phần tử của một mạng điện sử dụng Powerworld...22
4.1.2.1. Thành lập tụ nối tiếp (Series Capacitor)..............................................22
4.1.2.2. Thànhp lập một máy phát (Generator)................................................24
4.1.2.3. Thành lập một máy biến áp (Transformer)..........................................26
4.1.2.4. Thành lập đường dây (Transmission Line).........................................28
4.1.2.5. Thành lập tải (Load)...........................................................................29
4.1.2.6. Thành lập tụ nối tiếp (Series Capacitor)..............................................30
4.2. MẠNG NƠ-RON NHÂN TẠO................................................................31
4.2.1. Khái niệm..............................................................................................31
4.2.2. Cấu trúc mạng Nơ-ron...........................................................................31
4.2.3. Phân loại mạng Nơ-ron nhân tạo...........................................................36
4.2.3. Phương pháp huấn luyện mạng..............................................................37
4.2.4.Mạng truyền thẳng nhiều lớp (Multilayer Perceptron Neural Network) 39
CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH HTĐ IEEE 9-BUS 3 MÁY PHÁT...........42
5.1. MÔ TẢ MẠCH HTĐ IEEE 9-BUS 3 MÁY PHÁT..................................42

5.1.1. Thông số máy phát.................................................................................42
5.1.2. Thông số đường dây và máy biến áp.....................................................43
5.1.3. Công suất và điện áp định mức tại các nút.............................................44
5.2. ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHO HTĐ IEEE 9 BUS 3..................44
5.2.1. Trình tự đánh giá ổn định điện áp..........................................................44
5.2.2. Tạo cơ sở dữ liệu...................................................................................45
5.2.3. Kết quả huấn luyên mạng Nơ-ron..........................................................62
5.2.4. Nhận sét kết quả huấn luyện..................................................................74
5.3.KẾT LUẬN CHƯƠNG 5..........................................................................75
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI......................76
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................77


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. NGUYỄN NGỌC ÂU

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Hệ thống điện (HTĐ) đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển kinh tế
của mỗi quốc gia vì nó là một trong những cơ sở hạ tầng quan trọng nhất của nền
kinh tế quốc dân. Do sự phát triển kinh tế và các áp lực về môi trường, sự cạn
kiệt tài nguyên thiên nhiên, cũng như sự tăng nhanh về nhu cầu sử dụng điện
nhưng HTĐ không thể đáp ứng kịp. Vì những lý do trên nên HTĐ buộc phải hoạt
động gần với ranh giới ổn định điện áp. Do đó các sự cố về mất ổn định điện áp
xảy ra ngày càng thường xuyên và mức độ nguy hiểm ngày càng lớn nên việc
nghiên cứu quản lý hệ thống lưới điện đang được các chuyên gia đặc biệt quan
tâm. Khi HTĐ mất ổn định sẽ kéo theo những sự cố nghiêm trọng mang tính hệ
thống, gây thiệt hại nặng nề về mặt kinh tế. Vấn đề mất ổn định có thể xảy ra
trong thời gian dài hay ngắn tùy thuộc vào mức độ sự cố và cấu trúc lưới của

HTĐ đó. Việc nghiên cứu ổn định HTĐ không những sẽ giúp ngăn chặn mất điện
mà còn là cơ sở để đưa ra các quyết định, các chiến lược về thiết kế, mở rộng
HTĐ và phương thức vận hành. Ổn định HTĐ gồm ổn định góc rotor, ổn định tần
số và ổn định điện áp. Đề tài này tập trung vào tìm hiểu về đánh giá ổn định điện
áp.
Có rất nhiều phương pháp nghiên cứu ổn định điện áp trước đây như sử
dụng đặc tính P-V, đặc tính Q-V, phân tích modal V-Q, phân tích độ nhạy, …
Nhưng những phương pháp này có hạn chế là nó tiêu tốn nhiều thời gian cho việc
tính toán vận hành. Đề tài đề xuất thực hiện phân tích ổn định điện áp bằng việc
thực hiện phân bố công suất để có giá trị điện áp, góc pha tại mọi điểm trong
HTĐ và tính toán các chỉ số ổn định điện áp (VSIs) nhằm xác định thông tin về
biên ổn định của tất cả các nút trong HTĐ. Ưu điểm của phương pháp này là
VSIs có thể được tính dễ dàng và nhanh chóng bằng cách thu thập thông tin về
điện áp, góc pha, CSTD và công suất phản kháng,…mà không cần phải tính toán
nhiều và phức tạp.
Phương pháp đánh giá ổn định điện áp dựa vào VSIs giúp đơn giản hóa
trong tính toán nhưng vẫn chưa phù hợp với đánh giá trực tuyến. Đề tài đề nghị
áp dụng mạng Nơ-ron Perceptron đa lớp (Multilayer Perceptron Neural Network
- MLPNN) nhằm khắc phục nhược điểm gánh nặng tính toán của phương pháp
truyền thống trong đánh giá ổn điện áp.
Đề tài này tập trung nghiên cứu “ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN ”.
SVTH: TRẦN NGỌC DIỆN
5

HỒ DUY HẢI


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.2.

GVHD: ThS. NGUYỄN NGỌC ÂU

MỤC TIÊU ĐẠT ĐẾN CỦA ĐỒ ÁN
- Tìm hiểu lý thuyết ổn định điện áp trong HTĐ. Tính toán VSIs.
- Tìm hiểu về lý thuyết mạng Nơ-ron.
- Áp dụng đánh giá ổn định điện áp cho HTĐ IEEE 9 Bus

1.3. NỘI DUNG ĐỒ ÁN
Đồ án gồm các nội dung như sau:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Các khái niệm về HTĐ
Chương 3: Lý thuyết về phương pháp Newton-Raphson và thiết lập VSIs
Chương 4: Giới thiệu phần mềm Powerworld và mạng Nơ-ron nhân tạo
Chương 5: Đánh giá ổn định điện áp HTĐ IEEE 9-Bus 3 máy phát
Chương 6: Kết luận và phát triển hướng nghiên cứu
1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Nghiên cứu lý thuyết về HTĐ, Ổn định
điện áp trong HTĐ, VSIs, phần mềm PowerWorld và ứng dụng mạng Nơron nhân tạo trong bài toán dự đoán,…
- Phương pháp thực nghiệm: Ứng dụng phần mềm PowerWorld và mạng Nơron nhân tạo đánh giá nhanh ổn định điện áp cho HTĐ IEEE 9Bus.
1.5. GIỚI GIẠN CỦA ĐỒ ÁN
- Trình bày các khái niệm về HTĐ.
- Nêu các vấn đề, cách tính toán VSIs.
- Tìm hiểu và phân tích ứng dụng phần mềm PowerWorld và mạng Nơ-ron
nhân tạo.
- Ứng dụng phần mềm PowerWorld để mô phỏng tạo cơ sở dữ liệu,sử dụng
mạng Nơ-ron nhân tạo đánh giá nhanh ổn định điện áp trong HTĐ IEEE
9Bus.
SVTH: TRẦN NGỌC DIỆN

6

HỒ DUY HẢI


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. NGUYỄN NGỌC ÂU

CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN
2.1. HỆ THỐNG ĐIỆN
2.1.1. Định nghĩa
HTĐ là hệ thống tập hợp nhiều nhà máy điện, trạm biến áp, các đường dây
và các thiết bị khác (thiết bị đóng ngắt, thiết bị điều khiển, thiết bị do lường và
bảo vệ, thiết bị bù,…) được liên kết với nhau thành một hệ thống với các chức
năng như: sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện năng. Nhìn chung,
HTĐ bao gồm các khâu: phát điện, truyền tải, phân phối và cung cấp để đưa điện
từ nơi sản xuất đến các hộ tiêu thụ và sử dụng điện.
2.1.2. Cấu trúc HTĐ
Hình 2.1 minh họa các phần tử cơ bản của một HTĐ hiện đại. Điện năng
được tạo ra ở trạm phát điện (GS) và được truyền tải đến hộ tiêu thụ thông qua
mạng lưới điện phức tạp bao gồm các đường dây truyền tải, các MBA, các thiết
bị đóng cắt… Có thể phân mạng lưới điện thành các hệ thống như sau:
- Hệ thống truyền tải
- Hệ thống truyền tải trung gian
- Hệ thống phân phối
Hệ thống truyền tải liên kết tất cả các trạm phát điện chính với các trung
tâm phụ tải trong hệ thống. Nó tạo ra xương sống của HTĐ hợp nhất và hoạt
động ở các cấp điện áp cao nhất (điển hình là 220kV và cao hơn). Vì điện áp đầu
ra của máy phát thường trong khoảng từ 10,5 đến 35kV, nên những điện áp này

sẽ được nâng lên cao bởi MBA trước khi truyền tải đi xa đến các trạm truyền tải
trung gian, tại đây điện áp được hạ xuống cấp điện áp truyền tải trung gian
(thường là 69kV đến 138kV).
Hệ thống truyền tải trung gian truyền năng lượng điện với công suất nhỏ
hơn từ các trạm truyền tải đến các trạm phân phối. Các hộ tiêu thụ điện lớn công
nghiệp được cung cấp điện trực tiếp từ hệ thống truyền tải. Ở một số hệ thống,

7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. NGUYỄN NGỌC ÂU

không có ranh giới rõ ràng giữa mạng điện truyền tải và mạng truyền tải trung
gian.
Hệ thống phân phối tượng trưng cho giai đoạn cuối trong việc truyền tải
điện năng tới các hộ tiêu thụ riêng lẻ. Điện áp phân phối sơ cấp thường nằm
trong khoảng 6kV đến 35kV. Các hộ tiêu thụ điện công nghiệp nhỏ được cung
cấp điện trực tiếp từ các đường dây ở cấp điện áp này. Các hộ tiêu thụ điện sinh
hoạt và thương mại thì tiêu thụ ở phía thứ cấp MBA với điện áp 380/220V.
Các trạm phát điện nhỏ đặt gần phụ tải thường được kết nối trực tiếp tới hệ
thống truyền tải phụ hoặc hệ thống phân phối. Còn sự liên kết giữa các HTĐ gần
nhau thường được thực hiện ở cấp hệ thống truyền tải.
HTĐ như mô tả ở trên đây tạo nên sự phức tạp về cấu trúc cũng như độ tin
cậy,... Một mặt, HTĐ này cho phép khai thác tối đa các ưu điểm vận hành kinh tế
(phối hợp với các nguồn thuỷ–nhiệt điện, tối ưu hoá công suất nguồn…) cho
phép hệ thống chống lại được các sự cố bất thường mà không làm gián đoạn việc
cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ.
2.1.3. Nguồn điện

Nhà máy điện có nhiệm vụ sản xuất ra điện năng để cung cấp cho các hộ
tiêu thụ điện thông qua các đường dây tải điện và trạm biến áp. Các máy phát
điện được nối với động cơ sơ cấp là các tuốc-bin. Tùy thuộc vào dạng năng
lượng làm quay tuốc-bin có thể phân ra nhà máy điện thành các nhà máy nhiệt
điện, nhà máy thủy điện, nhà máy điện hạt nhân…
2.1.4. Mạng truyền tải
Mục đích của mạng truyền tải là truyền tải năng lượng từ các nhà máy phát
ở các nơi khác nhau đến mạng phân phối. Mạng phân phối là nơi cuối cùng cung
cấp điện năng cho các hộ tiêu thụ. Các đường dây truyền tải cũng nối kết các hệ
thống lân cận. Điều này không những cho phép điều phối kinh tế năng lượng của
các vùng trong quá trình vận hành bình thường mà còn cho phép chuyển tải năng
lượng giữa các vùng trong điều kiện sự cố. Lưới truyền tải có điện áp dây trên
60kV, ở Việt Nam có điện áp là 110 – 500kV.
2.1.5. Mạng phân phối
Mạng phân phối là phần nối kết các trạm phân phối với các hộ tiêu thụ. Các
đường dây phân phối sơ cấp thường ở cấp điện áp từ 4 – 34.5 kV và cung cấp
điện cho một vùng địa lý được xác định trước.
Mạng phân phối thứ cấp giảm điện áp để sử dụng cho các hộ tiêu thụ tải
dân dụng và kinh doanh. Ngày nay, năng lượng cung cấp cho hộ tiêu thụ điển

8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. NGUYỄN NGỌC ÂU

hình được cung cấp từ máy biến áp, giảm điện áp cung cấp xuống 400/240V sử
dụng 3 pha 4 dây.
2.1.6. Phụ tải

Phụ tải trong hệ thống năng lượng rất đa dạng và được phân chia nhiều loại
với các khía cạnh khác nhau. Tùy theo mức độ yêu cầu đảm bảo cung cấp điện có
thể chia làm ba loại phụ tải điện:
- Phụ tải loại 1 là những hộ phụ tải mà khi ngừng cung cấp điện sẽ gây ra
những thiệt hại lớn về kinh tế, đe dọa tính mạng con người hoặc ảnh hưởng đến
tình hình chính trị. Hộ loại 1 phải được thiết kế cung cấp điện với độ tin cậy cao,
không cho phép có thời gian mất điện.
- Phụ tải loại 2 là những hộ tiêu thụ tuy có tầm quan trọng lớn nhưng nếu
bị ngừng cung cấp điện chỉ dẫn đến những thiệt hại về kinh tế do ngừng trệ sản
xuất, hư hỏng sản phẩm, lãng phí sức lao động.
- Phụ tải loại 3 là những hộ cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa,
thay thế thiết bị bị sự cố nhưng thường không quá một ngày đêm. Phương án cấp
điện cho hộ loại 3 có thể dùng một nguồn, đường dây một lộ,…[1]

2.2.

HỆ ĐƠN VỊ TƯƠNG ĐỐI

2.2.1. Định nghĩa
Bất kỳ đại lượng vật lý nào cũng có thể biểu diễn trong hệ đơn vị có tên
hoặc đơn vị tương đối. Trị số trong đơn vị tương đối của một đại lượng vật lý nào
đó là tỷ số giữa nó với một đại lượng vật lý khác cùng thứ nguyên được chọn làm
đơn vị đo lường. Đại lượng vật lý chọn làm đơn vị đo lường được gọi là đại
lượng cơ bản. Như vậy, muốn biểu diễn các đại lượng trong đơn vị tương đối
trước hết cần chọn các đại lượng cơ bản. Trong HTĐ có 4 đại lượng cần quan
tâm là: S (kVA), V (kV), I (A), Z (). Trong đó có các đại lượng cơ bản:
Scb: Công suất cơ bản 3 pha
Ucb: Điện áp dây cơ bản
Icb : Dòng điện cơ bản .
Zcb: Tổng trở pha cơ bản

Thông thường sẽ cho trước các đại lượng S cb, Ucb sau đó tính toán các đại
lượng Icb, Zcb bằng biểu thức:
Icb =

(1.1)

9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. NGUYỄN NGỌC ÂU

Zcb = =

(1.2)

Ký hiệu của đơn vị tương đối là Pu (Per unit)
2.2.2. Tính chất của hệ đơn vị tương đối
Các đại lượng cơ bản dùng làm đơn vị đo lường cho các đại lượng toàn
phần cũng đồng thời dùng cho các thành phần của chúng.
2.2.3. Thành lập sơ đồ thay thế
Sơ đồ thay thế là sơ đồ thay thế các mạch liên quan nhau bởi từ trường bằng
một mạch điện tương đương bằng cách quy đổi tham số các phần tử của các cấp
điện áp khác nhau về một cấp được chọn làm cơ sở. Các tham số của sơ đồ thay
thế có thể xác định trong hệ đơn vị có tên hoặc đơn vị tương đối, đồng thời có thể
tính gần đúng hoặc chính xác.
2.3.

CÁC LOẠI NÚT TRONG HTĐ

Trong HTĐ có 4 loại nút cơ bản như sau:

2.3.1. Mô hình nút cân bằng
Còn gọi là nút hệ thống. Đây là nút có công suất lớn nhất trong mạng điện
có thể phát hoặc thu công suất tác dụng CSTD) và công suất phản kháng (CSPK)
để đảm bảo điều kiện cân bằng CSTD và CSPK giữa các nguồn phát và các tải
tiêu thụ tại mọi thời điểm. Đây có thể coi là nút có công suất lớn vô hạn và điện
áp tại nút này thường cao hơn giá trị định mức từ 5-10% nhằm đảm bảo sụt áp.
Góc pha ở điện áp nút này thường được chọn bằng 0.
2.3.2. Mô hình nút phát
Đây là nút phát CSTD và CSPK vào HTĐ, lưới điện (thường là các nhà
máy điện hoặc máy phát điện). Đối với nút này công suất phát có thể coi là hằng
số đối với nhà máy điện công suất nhỏ, đối với nhà máy công suất lớn thì điện áp
và CSTD là hằng số.
2.3.3. Mô hình nút tải
Đây là nút tiêu thụ CSTD và CSPK trong mạng điện. Trong tính toán, giá
trị các nút này là hằng số. Điện áp tại các nút này sẽ được xác định sau khi tính
toán.
2.3.4. Mô hình nút trung gian
Đây là nút trong HTĐ không tiêu thụ cũng như không phát CSTD và công
suất phản kháng. Đây là trường hợp đặc biệt của nút phát và nút tải.
2.3.5. Các thông số đặc trưng của một nút

10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. NGUYỄN NGỌC ÂU

Bất kỳ nút nào trong HTĐ cũng đều có 4 thông số cơ bản: P, Q ,V, . Trong
đó là góc lệch pha giữa điện áp V so với điện áp chuẩn (hoặc nút cân bằng). Khi
biết được 2 thông số thì sẽ tiến hành 2 thông số còn lại.

11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. NGUYỄN NGỌC ÂU

Bảng 2.1. Thông số đặc trưng các nút
Nút

Số liệu ban đầu

Số liệu cần xác định

Cân bằng

V = const, = 0

P, Q

Trung gian

P = 0, Q = 0

V,

Tải

P = const, Q = const

V,

P = const, Q = const

V,

P = const, V = const

Q,

Phát

2.4. CÁC CHẾ ĐỘ CỦA HTĐ
Chế độ làm việc của HTĐ được chia làm hai loại: Chế độ xác lập và chế độ
quá độ.
Chế độ xác lập: là chế độ mà các thông số trong hệ thống không thay đổi,
hoặc thay đổi trong những khoảng thời gian tương đối ngắn, chỉ biến đổi xung
quanh giá trị định mức hay còn gọi là biến đổi xung quanh biến giới ổn định. Chế
độ làm việc lâu dài và bình thường của HTĐ được gọi là chế độ xác lập (hay còn
gọi là chế độ xác lập bình thường). Chế độ sau sự cố hệ thống phục hồi và làm
việc tạm thời cũng được xem là chế độ xác lập .
Chế độ quá độ thường diễn ra sau sự cố hoặc thao tác đóng cắt các phần tử
mang công suất (những kích động lớn). Chế độ quá độ được gọi là bình thường
nếu nó tiến đến chế độ xác lập mới. Trong trường hợp này thông số hệ thống bị
biến thiên nhưng sau một thời gian lại trở về trị số gần định mức và tiếp theo nó
ít thay đổi. Ngược lại, chế độ quá độ với thông số biến thiên mạnh, sau đó tăng

trưởng vô hạn hoặc giảm đến 0, chế độ quá độ này được gọi là chế độ quá độ sự
cố.
Điều kiện tồn tại chế độ xác lập gắn liền với sự tồn tại điểm cân bằng công
suất. Bởi chỉ khi đó thông số hệ thống mới giữ được không đổi (các máy phát có
thể duy trì tốc độ quay đồng bộ). Tuy nhiên trạng thái cân bằng chỉ là điều kiện
cần (chưa đủ) của chế độ xác lập. Trong thực tế luôn tồn tại những kích động
ngẫu nhiên làm lệch thông số khỏi biên giới cân bằng (tuy rất nhỏ) chẳng hạn sự
thay đổi thường xuyên của công suất phụ tải. Chính trong điều kiện này hệ thống
vẫn phải duy trì được độ lệch nhỏ của các thông số, nghĩa là vẫn đảm bảo chế độ
xác lập , khả năng này phụ thuộc vào tính chất riêng của hệ thống. Đó là ổn định
tĩnh của HTĐ.
2.4.1. Khái niệm ổn định trong HTĐ

12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. NGUYỄN NGỌC ÂU

HTĐ vận hành ổn định ở trạng thái cân bằng dưới các điều kiện vận hành
bình thường và giữ nguyên trạng thái cân bằng sau khi chịu tác động của nhiễu
loạn. Theo cách truyền thống, vấn đề ổn định đã được hiểu là phải duy trì hệ
thống họat động ở một điểm vận hành đồng bộ. Điều kiện để HTĐ hoạt động ổn
định là tất cả các máy phát điện đồng bộ ở trạng thái đồng bộ với nhau.
Các trạng thái của HTĐ khi xuất hiện nhiễu loạn quá độ, gồm nhiễu loạn
lớn hoặc nhỏ là cơ sở đánh giá ổn định. Nhiễu loạn nhỏ như phụ tải thay đổi liên
tục và hệ thống phải tự điều chỉnh theo các thông số trên. HTĐ có thể phải hoạt
động đúng theo các thay đổi trên và cung cấp công suất đầy đủ cho số lượng lớn
phụ tải đó. Đáp ứng của HTĐ tới nhiễu loạn kéo theo nhiều thiết bị tác động. Ví

dụ, ngắn mạch trên một phần tử hệ thống sẽ được rơle bảo vệ cách ly sẽ làm biến
đổi việc phân bố công suất; tốc độ Rotor máy phát và điện áp thanh cái; điện áp
khác nhau sẽ làm kích thích bộ tự động điều chỉnh điện áp máy phát tác động; tốc
độ của máy phát điện khác nhau sẽ kích thích bộ điều chỉnh tốc độ động cơ sơ
cấp; thay đổi đường dây liên kết các phụ tải có thể khởi động (kích thích) các bộ
điều khiển; thay đổi điện áp và tần số sẽ ảnh hưởng đến các phụ tải theo nhiều
cấp độ khác nhau phụ thuộc vào các đường đặc tính riêng biệt của thiết bị.
Các nhiễu lớn xảy ra trong hệ thống: ngắn mạch, tăng/giảm tải đột ngột, tải
lớn vào hệ thống, mất/giảm kích từ các máy có công suất lớn hoặc mất/giảm
công suất cơ của các máy phát đều làm cho hệ thống dao động, trải qua quá trình
dao động hệ thống có thể tiến tới trạng thái xác lập mới hoặc có thể làm cho dao
động đó càng ngày càng lớn và tiến ra vô cùng, lúc đó hệ thống sẽ mất ổn định.
2.4.2. Phân loại ổn định
HTĐ là được phân loại ổn định dựa trên các chỉ tiêu như ổn định góc Rotor,
điện áp và tần số.

13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. NGUYỄN NGỌC ÂU

Hình 2.1. Phân loại ổn định trong HTĐ

2.4.2.1. Ổn định tĩnh
Ổn định tĩnh là khả năng của HTĐ trở lại vận hành ở trạng thái ban đầu sau
khi hệ thống bị những nhiễu loạn nhỏ kích thích.
Nếu cho rằng chế độ xác lập của HTĐ tương ứng với vị trí cân bằng thì có
thể xét đoán ổn định tĩnh theo một trong những điều kiện sau:

- Khi hệ thống chịu tác động đủ nhỏ thì các thông số chế độ của hệ thống
cũng biến đổi nhỏ.
- Khi độ lệch của các thông số chế độ của hệ so với vị trí cân bằng đủ bé
thì những biến đổi tiếp theo của các thông số cũng sẽ đủ bé.
Đặc điểm của điều kiện làm việc của HTĐ là sự xuất hiện thường xuyên
những tác động nhỏ không chu kỳ và chính những tác động này làm cho các
thông số của hệ biến đổi nhưng rất chậm và không có chu kỳ nên có thể coi như
hệ thống ổn định.
Vì vậy, xét ổn định của HTĐ với hai phương pháp tương đương nhau: khảo
sát các tác động bé hoặc các độ lệch thông số bé ở trạng thái ban đầu và sau đó
đối với cả hai trường hợp.
Các biện pháp ổn định tĩnh của HTĐ:
- Dùng tự động điều chỉnh kích từ.
- Hạn chế giảm điện áp ở các nút chủ yếu của HTĐ.
- Hạn chế góc lệch Rotor các máy phát điện.
- Sa thải phụ tải theo tần số.
- Dự trữ đủ CSTD và CSPK.
2.4.2.2.

Ổn định động

Ổn định động là khả năng HTĐ có thể chuyển về một chế độ xác lập khác
mà các thông số chế độ tại các nút gần với giá trị bình thường khi HTĐ chịu tác
động của những biến đổi lớn tạm thời và đột ngột.
Nếu HTĐ có khả năng chịu những biến đối lớn mà không mất ổn định thì
cũng sẽ ổn định với những biến đổi nhỏ. Do đó, lúc HTĐ đã có dự trữ ổn định
động thì cũng sẽ có một dự trữ ổn định tĩnh nào đó. Nhưng cũng có ngoại lệ,
trong trường hợp muốn nâng cao ổn định động thì có thể dùng những biện pháp
đặc biệt như tự động cắt một số máy phát và điện kháng lúc sự cố.

14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. NGUYỄN NGỌC ÂU

Như vậy, sự khác nhau giữa mất ổn định tĩnh và ổn định động là do sự
khác nhau giữa các mức độ biến đổi (mức độ của nhiễu kích động). Tuy nhiên
trong cả hai trường hợp lúc thuận lợi đều dẫn đến cùng một kết quả là giữ được
thông số bình thường ở các nút của hệ thống.
Khi nghiên cứu ổn định tĩnh là đã xét đến tính làm việc ổn định của HTĐ
trong điều kiện bình thường, nghĩa là nó chỉ tồn tại những dao động nhỏ. Một
HTĐ có ổn định tĩnh chưa chắc đã có ổn định động. Những dao động lớn (còn
gọi là đột biến) xảy ra trong HTĐ như cắt phụ tải đột ngột, cắt đường dây, máy
phát hoặc máy biến áp đang mang tải… đặc biệt nguy hiểm là sự cố ngắn mạch
các loại, trong đó ngắn mạch ba pha ít xảy ra nhưng do tính nguy hiểm đối với ổn
định nên phải xét đến khi thiết kế HTĐ.
Mất ổn định tĩnh hoặc mất ổn định động thường gây ra việc ngừng cung cấp
điện cho rất nhiều phụ tải dẫn đến tổn thất lớn đối với nền kinh tế quốc dân. Do
đó việc tiến hành các biện pháp loại trừ hoặc hạn chế đến mức thấp nhất khả
năng mất ổn định luôn luôn có lợi về mặt kinh tế.
Vì giới hạn của đề tài nên tập trung nghiên cứu theo hướng ổn định điện áp.
Nghiên cứu ổn định điện áp là một trong những công việc hết sức cần thiết, đặc
biệt là đối với HTĐ Việt Nam khi phải đối mặt với tình trạng quá tải liên tục
trong mùa khô. Khi điện áp hoạt động không ổn định và nguyên nhân gây giảm
điện áp tại các nút theo như đề tài nghiên cứu là sự thay đổi tải.
2.5.

ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP VÀ SỤP ĐỔ ĐIỆN ÁP

2.5.1. Các khái niệm
 Định nghĩa theo IEEE/ CIGRÉ.[2]

Ổn định điện áp: là khả năng một HTĐ vẫn duy trì được điện áp ổn định tại
tất cả các Bus trong hệ thống sau khi xảy ra nhiễu từ điểm vận hành ban đầu.
Trạng thái hệ thống mất ổn định điện áp là khi xảy ra nhiễu loạn hoặc tăng nhu
cầu tải hoặc có sự thay đổi trạng thái hệ thống dẫn đến điện áp mất kiểm soát và
giảm liên tục.
Sụp đổ điện áp là quá trình mà điện áp không ổn định dẫn đến mất điện áp
hoặc điện áp thấp bất thường trong một phần quan trọng của hệ thống.
2.5.2. Nguyên nhân của mất ổn định điện áp[3]
- Một trong những nguyên nhân đầu tiên mất ổn định điện áp là sự truyền
tải công suất quá lớn trên các đường dây dài. Trong ổn định điện áp cần chú ý
đến vấn đề truyền tải công suất giữa nguồn phát và các phụ tải lớn.

15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. NGUYỄN NGỌC ÂU

- Những kích động nhỏ trong hệ thống xuất hiện như do yêu cầu công suất
phụ tải thay đổi hay thay đổi đầu phân áp tại các trạm biến áp.
- Máy phát lớn gần tâm tải bị hỏng, dẫn tới một số đường dây siêu cao áp bị
qua tải nên làm cho nguồn Q bị giới hạn tối đa.
- Một nguyên nhân khác là sự mất ổn định điện áp là sự cố gắng không
thành công của việc điều chỉnh điện áp dưới tải máy biến áp để phục hồi điện áp
phụ tải đến giá trị của điểm vận hành trước đó nhằm đả bảo công suất phụ tải

cũng được khồi phục giống như trước khi nhiễu loạn.
Đặc trưng của mất ổn định điện áp:
- Tăng tải, nhiễu lớn... là những hiện tượng ban đầu. HTĐ không có khả
năng đáp ứng nhu cầu Q dẫn đến sụp đổ điện áp. Sụp đổ điện áp thường thể hiện
qua sự giảm dần điện áp. Thời gian sụp đổ có thể vài phút.
- Mất ổn định điện áp chịu ảnh hưởng lớn của tình trạng và đặc tuyến của
hệ, ví dụ như: khoảng cách lớn về điện giữa tải và nguồn phát; điều chỉnh phân
áp dưới tải do điện áp hạ thấp; các đặc tuyến bất lợi của tải; phối hợp không tốt
giữa điều khiển và hệ thống bảo vệ.
- Mất ổn định điện áp có thể do hệ thống tụ bù hoạt động không hiệu quả.
2.5.3. Hậu quả của sự mất ổn định và yêu cầu đảm bảo ổn định trong HTĐ
HTĐ Việt Nam đang phải đối mặt với nhiều khó khăn: Thứ nhất: sự tăng
quá nhanh phụ tải. Thứ hai: Sự cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, điển hình như sự
khai thác quá mức nguồn thủy điện cũng như than đá. Thứ ba: việc ứng dụng
công nghệ mới như điện hạt nhân ở nước ta còn nhiều khó khăn do vấn để về
công nghệ, lo ngại về sự an toàn, vốn đầu tư. Tất cả các vấn để trên đã làm cho
HTĐ Việt Nam tiến gần đến giới hạn ổn định và rất nhạy cảm với sự cố xảy ra.
Theo các kết quả nghiên cứu, HTĐ bị sụp đổ chủ yếu do mang tải quả nặng hoặc
mất ổn định điện áp trong HTĐ.
Khi hệ thống rơi vào tình trạng thái mất ổn định sẽ kéo theo những sự cố
nghiêm trọng có tính chất hệ thống:
- Các nhà máy làm việc ở trạng thái không đồng bộ, cần phải cắt ra, mất
những lượng công suất lớn.
- Điện áp giảm thấp, có thể gây ra hiện tượng sụp đổ điện áp tại các nút phụ
tải.
Khi đó hậu quả có thể kéo theo:
- Bảo vệ rơle tác động nhầm cắt thêm nhiều phần tử đang làm việc.
- Cắt nối tiếp các nguồn (máy phát), các phụ tải từng khu vực lớn, có thể
dẫn đến tình trạng tan rã hệ thống. Quá trình này có thể làm ngừng cung cấp điện
trong thời gian dài vì cần khôi phục lại dần hoạt động đồng bộ các máy phát.

16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. NGUYỄN NGỌC ÂU

17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. NGUYỄN NGỌC ÂU

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NEWTON-RAPHSON VÀ
THIẾT LẬP CÁC CHỈ SỐ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP.
3.1.

PHƯƠNG PHÁP NEWTON-RAPHSON
Phương pháp Newton-Raphson là một phương pháp hữu dụng để giải
quyết các phương trình đại số tuyến tính. So với phương pháp Gauss-Seidel,
phương pháp này tính toán nhanh hơn và đảm bảo sự hội tụ chắc chắn hơn trong
hầu hết các trường hợp. Nó là phương pháp phù hợp để tính toàn trong các mạng
lưới phân bố công suất lớn. Điều trở ngại của phương pháp này là chiếm một
dụng lượng lớn của bộ nhớ máy vi tính. Điều này làm giảm khả năng lưu trữ hệ
thống dữ liệu. Tốc độ hội tụ tăng lên đáng kể bằng việc thể hiện lần lặp đầu tiên
so với phương pháp Gauss-Seidel và sử dụng giá trị đạt được cho sự bắt đầu vủa
vòng lặp Newton-Raphson.
Cùng với sự tiến bộ của công nghệ máy tính đã giúp việc tính toán được

nhanh hơn. Việc tính toán phân tích có thể được tiến hành off-line hoặc on-line
để đưa ra các hỗ trợ kịp thời cho người vận hành HTĐ. Hầu hết các điều kiện ổn
định điện áp đã được thực hiện bằng cách sử dụng các chỉ số ổn định điện áp
(Voltage Stabilty Indices - VSIs). Các chỉ số khác nhau sẽ được đề xuất trong đề
tài để dự đoán sự xuất hiện của mất ổn định điện áp được trình bày ở phần sau.
3.2. THÀNH LẬP CÁC CHỈ SỐ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP (VSIs)
Dựa trên những hiểu biết cơ bản về sụp đổ điện áp và phân tích ổn định
điện áp, một phương pháp tiếp cận khác là sử dụng VSIs như là một công cụ để
hỗ trợ cho viêc nghiên cứu tính toán ổn định điện áp[5]. Nhìn chung, VSIs dùng
để định lượng khoảng cách từ điểm vận hành đến điểm sụp đổ điện áp trong từng
khu vực như biểu diễn trong Hình 3.1.

18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. NGUYỄN NGỌC ÂU

Hình 3.1: Đặc tính PV và điểm ổn định điện áp
VSIs cung cấp những thông tin đáng tin cậy về ổn định điện áp trong HTĐ
như xác định Bus yếu nhất trong hệ thống, ổn định điện áp trên đường dây nối
giữa 2 Bus và khả năng chịu tải của HTĐ. Có 3 chỉ số VSIs được đề suất trong
phần này để thực hiện phân tích ổn định điện áp : FVSI, Lmn, LQP. Những chỉ số
này được trình bày ngắn gọn ở các phần sau.
Cho mô hình 2 Bus đơn giản sau:

Hình 3.2. Mô hình 2 Bus đơn giản
Trong đó:
- S1, P1, Q1 lần lượt là công suất biểu kiến, CSTD và CSPK tại nút 1.

- S2, P2, Q2 lần lượt là công suất biểu kiến, CSTD và CSPK tại nút 2.
- Z �  R  jX là trở kháng của đường dây. Với Z là số nguyên dương.

V �0 V �

- 1 , 2
lần lượt là điện áp tại các nút 1, 2. Với V1, V2 là các số
nguyên dương.
Từ sơ đồ có dòng diện truyền tải của đoạn trên:
V �0  V �
2
I   1
R  jX
(3.10)
Lại có
S2  V2 . I *
(3.11)

19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. NGUYỄN NGỌC ÂU

*

Suy

*

�S � �P  jQ � P  jQ
2 � 2
2
I  � 2 � �2
�V � � V
� V � 
�2 � � 2
�
2

ra
(3.12)

3.2.1. Fast Voltage Stability Index (FVSI)
V �0  V � P  jQ
1
2
2
 2
R  jX
V � 
2
Từ (3.10) và (3.12) được :
� V V �    V 2�0  ( R  jX )( P  jQ )
1 2
2
2
2

(3.13)
(3.14)

Tách biểu thức trên ra phần thực và phần ảo :

�
V V cos   V22  RP  XQ
�
1 2
2
2
�
V1V sin   XP2  RQ
�
2
2

(3.15)
(3.16)

Rút P2 từ (3.16) và thay vào (3.15) thành lập phương trình bậc hai theo V2 :

R
R2
V  ( sin  cos )VV
)Q  0
1 2  (X 
X
X 2
2

2

(3.17)

Nghiệm của V2 :

V 
2

�R
�X sin  cos
�

�
V �
�
�1

�
�R
(�
� sin  cos
�X
�

2
�
R2 �
� �
�

�
V

4
X

Q
�1 �
�
X �2
� �
�
�

2

Để có nghiệm thực cho V2 :

2

�R
�
( sin  cos )V �  4( X  R 2 / X )Q �0
�
2
�X
�
1
�
�

4Z 2Q X
�
2
�1
ۣ
�
2
2
�(V ) ( Rsin  Xcos ) �
�
�1
�

(3.18)

(3.19)

Góc δ thường rất nhỏ δ ≈ 0, ≈ 0, ≈ X
Tổng quát hóa, đặt tại Bus đầu là “i”, Bus cuối là ”j”, khi đó FVSI được
định nghĩa bằng công thức:

FVSIij 

4Z 2Q j
Vi 2 X

(3.20)

3.2.2. Line stability factor (LQP)

S2  I *.V2

(3.21)

20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. NGUYỄN NGỌC ÂU

� S2   

V1� 0   V2�   )
V2�
 R  jX 

� S  [V �0  V ( )].

2

1

2

( R  jX )
V
(R2  X 2 ) 2

� R  jX �

�S �
V V �  V 2 �
.�
�
�
2
1 2
2 �R 2  X 2 �
�

 S2  P2 + jQ2
Mặc khác:
Tách phần thực và phần ảo:

(3.22)
(3.23)
(3.24)
(3.25)

�
�
�
R
X
�P  �
�
(V .cos )  V ).
 V .sin .
.V
1

2 R2  X 2 1
2  X 2) � 2
�2 �
(
R
�
�
�
�
�
�
X
R
Q �
(V .cos )  V ).
 V .sin .
.V
�
�
2 �1
2 R2  X 2 1
2
2
2
R

X
�
�

(3.26)
(3.27)

R
=1
X
Xét trên đường dây có
nên :
V V sin
�
�P2  1 2
X
�
��
V V cos  V 2
�
2
Q  1 2
�
X
�2

 XP
�
2
�sin 
V
V
�
1 2

�
��
XQ  V 2
�
2 2
cos 
�
VV
�
1 2
�

(3.28)
(3.29)

Mà sin2δ+cos2δ=1
2

2
2
� XP � �XQ  V �
2
2
2
�
�1
��
�
�V V � � V V
�

�1 2 � � 1 2 �

(3.30)

� V2 4  (2 XQ2  V12 )V2 2  X 2Q22  P22 X 2  0

(3.31)
Xét phương trình (3.31) là phương trình bậc hai của , đểcó nghiệm thực thì
định thức ∆≥0 hay:
  (2 XQ  V 2 )2  4( X 2Q2  P 2 X 2 ) �0
2 1
2
2
� 4( XQ V 2  P 2 X 2 ) �V 4
2 1
2
1

� 4(

2
XQ
2  P 2 X ) �1
2 V4
V2
1
1

(3.32)
(3.33)

(3.34)

21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. NGUYỄN NGỌC ÂU

� �
�
�
X �
X 2�
�
�
�4
Q 
P �1
�
�
�
�
�2 V 2 2 �
�
V2�
1
�1 �
�

�

(3.35)

Chỉ số ổn định điện áp được định nghĩa:
� �
�
�
X ��
X 2�
�
LQP  4
Q 
P
�
�
�
�
�2 V 2 2 �
�
V2�
1
�1 �
�
�

(3.36)

3.2.3. Line Stability Index (Lmn)
S  V .( I )*

2
Từ (3.11) có được 2
(3.37)

Mà

V �0  V2� 
I *     1
Z � 

| V || V |
| V |2
1
2
S 
�(   )  2 �
2
|
Z
|
|Z |
Nên

(3.38)

(3.39)

| V || V |
� Q  Img (S )  1 2 sin(   )  ((V )2 )/ | Z | sin
2

2
2
|Z |
(3.40)

� V 2  V .V .
2
2 1

sin(   )
Z
Q .
0
2 sin
sin

(3.41)
Để tìm được giá trị thực theo thì phương trình trên phải có nghiệm thực.
Vì vậy có thể sử dụng quan hệ trên như 1 tiêu chí ổn định điện áp trên đường dây,
cụ thể:
 �0

2

Z
� sin(   ) �
��
V.
 4.Q .
�0

�
2 sin
sin �
�1

(3.42)

2

Z
� sin(   ) �
��
V.
 4.Q .
�0
�
1
2
sin �
sin
�

ۣ

4.Q .Z .sin )
2
1
2
2
V . sin(   ) 

1

(3.43)

(3.44)

22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Lmn 
Đặt
ۣ Lmn


GVHD: ThS. NGUYỄN NGỌC ÂU

4.Q .Z .sin )
2
2
2
V . sin(   ) 
1

1

(3.45)
(3.46)

CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM POWERWORLD
VÀ MẠNG NƠ-RON NHÂN TẠO
4.1.

PHẦN MỀM POWERWORLD 19

4.1.1. Giới thiệu phần mềm Powerworld 19
PowerWorld là một sản phẩm mô phỏng HTĐ được thiết kế với sự tương
tác ở mức độ cao và thuận tiện sử dụng. Việc mô phỏng có khả năng phân tích
những thiết bị quan trọng, nhưng cũng có thể được sử dụng để giải thích cho
những ai không thiên về lĩnh vực kỹ thuật thông qua sư tương tác và giao diện đồ
họa. Với phiên bản 19 đã có nhiều sự điều chỉnh, tương tác trực quan sinh động
dễ hiểu hơn cho người sử dụng.
Ưu điểm của phần mềm:
- Có khả năng phân tích, tính toán và thể hiện dòng chảy công suất trên các
sơ đồ đơn tuyến của các HTĐ lớn.
- Cho phép người sử dụng nhìn thấy đầy đủ sơ đồ đơn tuyến một cách sinh
động, có màu sắc, phóng to thu nhỏ.
- Cho phép đóng cắt dễ dàng đường dây, máy phát, tải,... khi đang vận hành
HTĐ.
- Cho phép thay đổi các thông số như tải, máy phát, dung lượng bù, … ngay
cả khi đang mô phỏng hệ thống HTĐ.
- Phân tích, tính toán, sắp xếp các công cụ hỗ trợ một cách hợp lý, logic và
rất đơn giản.
- Có thể xuất kết quả dễ dàng bằng hình ảnh, biểu đồ,… Các giá trị cần xuất
ra có thể chuyển sang excel hoặc một số phần mềm khác.
Một số khuyết điểm của phần mềm là không thể xác định chính xác được
dung lượng bù tự động cho HTĐ và vị trí đặt tụ bù mà đòi hỏi người sử dụng tự
điều chỉnh hoặc kết hợp với một số phần mềm khác.[8]
Sau khi thực hiện phân bố công suất thì xuất dữ liệu sang excel như sau:

23


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. NGUYỄN NGỌC ÂU

4.2. MẠNG NƠ-RON NHÂN TẠO[10]
4.2.1. Khái niệm
Mạng Nơ-ron nhân tạo Artificial Neural Network (ANN) là một mô phỏng
xử lý thông tin, được nghiên cứu ra từ hệ thống thần kinh của sinh vật, giống như
bộ não để xử lý thông tin. Nó bao gồm số lượng lớn các mối gắn kết cấp cao để
xử lý các yếu tố làm việc trong mối liên hệ giải quyết vấn đề rõ ràng. ANNs
giống như con người, được học bởi kinh nghiệm, lưu những kinh nghiệm hiểu
biết và sử dụng trong những tình huống phù hợp.
Trong thời gian gần đây ANN phát triển mạnh mẽ với các nghiên cứu của
Rosenblatt, Widrow và Hoff về các mạng Nơ-ron nhiều lớp phức tạp. Mặt khác,
do khả năng của phần cứng máy tính tăng lên rất nhiều cũng góp phần vào sự
phát triển của lĩnh vực nghiên cứu này. Ứng dụng ANN trong hệ thống điện bao
gồm các lĩnh vực ổn định điện áp, an ninh hệ thống, ổn định động, ổn định tĩnh,
ổn định quá độ, dự báo phụ tải, giám sát hài và bảo vệ các đường dây truyền tải.
4.2.2. Cấu trúc mạng Nơ-ron
Bộ não con người có khoảng 1011÷1012 Nơ-ron. Mỗi Nơ-ron có thể liên kết
với 104 Nơ-ron khác thông qua các khớp nối (Dendrite). Các Nơ-ron nhận tín
hiệu điện từ các khớp nối và khi sự tổng hợp của các tín hiệu này vượt quá một
ngưỡng cho phép thì Nơ-ron sẽ kích hoạt một tín hiệu điện ở ngõ ra để truyền tới
trục Nơ-ron (Axon) và dẫn đến các Nơ-ron khác.

Hình 4.1. Cấu tạo một Nơ-ron sinh học

Mạng Nơ-ron nhân tạo cũng hoạt động dựa theo cách thức của bộ não con
người nhưng ở cấp độ đơn giản hơn. Mạng Nơ-ron là sự tái tạo bằng kỹ thuật
những chức năng của hệ thần kinh con người. Mạng Nơ-ron gồm vô số các Nơron liên kết với nhau

24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: ThS. NGUYỄN NGỌC ÂU

Hình 4.2. Sự liên kết của Nơ-ron
Hai đặc tính cơ bản của mạng Nơ-ron là:
• Quá trình tính toán được tiến hành song song và phân tán trên nhiều Nơron gần như đồng thời.
• Tính toán thực chất là quá trình học, chứ không phải theo sơ đồ định sẵn từ
trước.
Mô hình toán của mạng Nơ-ron nhân tạo:
Một mạng Nơ-ron nhân tạo gồm 3 thuộc tính: trọng số kết nối, ngưỡng
phân cực và hàm kích hoạt.

Hình 4.3. Mô hình toán của 1 Nơ-ron nhân tạo
Đặt

X  [ x1 , x2 ,..., xn ]T là cường độ của vector ngõ vào.

Ngõ ra của mạng được tính theo công thức:

25