Phân tích an toàn vận hành lưới điện do công ty truyền tải điện 3 quản lý

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

ĐỖ PHI HÙNG

PHÂN TÍCH AN TOÀN VẬN HÀNH
LƯỚI ĐIỆN DO CÔNG TY
TRUYỀN TẢI ĐIỆN 3 QUẢN LÝ

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện
Mã số : 60.52.02.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: GS. TS. LÊ KIM HÙNG

Đà Nẵng - Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng 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.
Tác giả luận văn

Đỗ Phi Hùng


TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH
PHÂN TÍCH AN TOÀN VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN DO

CÔNG TY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 3 QUẢN LÝ
Học viên: Đỗ Phi Hùng
Mã số : 60.52.02.02

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Khóa: K34

Trường đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt: Duy trì an toàn vận hành hệ thống điện là một trong những
nhiệm vụ rất quan trọng đối với người vận hành hệ thống điện. Mục tiêu của
luận văn là phân tích an toàn vận hành lưới điện do công ty Truyền tải điện 3
quản lý, từ đó đưa ra các giải pháp khắc phục nhằm nâng cao an toàn vận
hành lưới điện. Luận văn dựa trên cơ sở thực trạng thông số lưới điện và số
liệu vận hành thực tế, sử dụng phần mềm Powerworld Simulator làm công cụ
phân tích an toàn. Luận văn đánh giá tình trạng an toàn vận hành và đưa các
giải pháp xử lý chính: giải pháp điều độ hệ thống; giải pháp cải tạo các phần
tử lưới điện và giải pháp xây dựng phát triển lưới điện.
Từ khóa: Phân tích an toàn vận hành, an toàn vận hành.
CONTINGENCY ANALYSIS OF THE POWER GRID
MANAGED BY POWER TRANSMISSION COMPANY N03
Maintaining power system security is one of the most important tasks
for the operator of the power system. The objective of this thesis is
contingency analysis of the power grid managed by Power Transmission
Company N03, and to propose corrective solutions to improve the power
system security. The thesis is based on actual grid parameters and actual
operating data, using Powerworld Simulator software as a contingency
analysis tool. The thesis evaluates the situation of power system security and
propose solutions: perform dispatch and control functions of load dispatch
centers; solutions for improvement of equipments; and solutions for

construction and development of power grids.
Key words : Contingency analysis, power system security.


MỤC LỤC
TRANG BÌA
LỜI CAM ĐOAN
TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................ 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................. 2
4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 2
5. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài ................................................ 2
6. Bố cục đề tài ................................................................................................... 3
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHÂN TÍCH AN TOÀN ....................... 4
1.1 Ngữ cảnh về yêu cầu phân tích an toàn hệ thống ......................................... 4
1.1.1 Yêu cầu về vận hành an toàn hệ thống .................................................. 4
1.1.2 Chức năng của phân tích an toàn hệ thống điện ................................... 5
1.1.3 Ngữ cảnh về phân tích an toàn hệ thống: .............................................. 6
1.2 Một số phương pháp phân tích an toàn ........................................................ 8
1.2.1 Phương pháp tính toán phân bố công suất một phần (1P-1Q) ............. 8
1.2.2 Phương pháp hệ số chuyển tải ............................................................. 10
1.3 Kết luận Chương 1......................................................................................15
CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH AN TOÀN VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN CÔNG
TY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 3 .................................................................................. 17

2.1 Giới thiệu chung về công ty Truyền tải điện 3 ...........................................17
2.1.1 Qui mô lưới điện do công ty Truyền tải điện 3 quản lý ....................... 17
2.1.2 Tình hình vận hành lưới điện do công ty Truyền tải điện 3 quản lý
những năm gần đây ....................................................................................... 17
2.2 Thiết lập sơ đồ lưới điện do công ty Truyền tải điện 3 quản lý bằng phần
mềm Powerworld Simulator .............................................................................19


2.2.1 Giới thiệu sơ lược về phần mềm Powerworld Simulator..................... 19
2.2.2 Một số giả thiết khi thiết lập sơ đồ....................................................... 20
2.2.3 Sơ đồ lưới điện công ty Truyền tải điện 3 ............................................ 21
2.3 Phân tích vận hành an toàn tương ứng với các chế độ vận hành lưới điện
..........................................................................................................................21
2.3.1 Chế độ vận hành ứng với phụ tải ở mức cao, mùa khô ....................... 23
2.3.2 Chế độ vận hành ứng với phụ tải ở mức thấp, mùa mưa ..................... 28
2.3.3 Tổng hợp các tình huống nguy hiểm .................................................... 36
2.4 Kết luận Chương 2......................................................................................36
CHƯƠNG 3. ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO AN TOÀN VẬN
HÀNH LƯỚI ĐIỆN CÔNG TY TRUYỀN TẢI ĐIỆN 3.................................... 39
3.1 Phân tích các tình huống nguy hiểm...........................................................39
3.2 Đề xuất các giải pháp liên quan đến điều độ hệ thống ...............................41
3.2.1 Đề xuất giải pháp ................................................................................. 41
3.2.2 Kiểm tra giải pháp ............................................................................... 42
3.3 Đề xuất các giải pháp liên quan đến cải tạo các phần tử lưới điện ............46
3.3.1 Đề xuất giải pháp ................................................................................. 46
3.3.2 Kiểm tra giải pháp ............................................................................... 47
3.4 Đề xuất các giải pháp liên quan đến xây dựng phát triển lưới điện ..........50
3.4.1 Đề xuất giải pháp ................................................................................. 50
3.4.2 Kiểm tra giải pháp ............................................................................... 51
3.5 Kết luận Chương 3 .....................................................................................52

3.5.1 Tổng hợp các giải pháp thực hiện: ...................................................... 52
3.5.2 Trình tự ưu tiên thực hiện các giải pháp: ............................................ 55
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................................. 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 59
PHỤ LỤC ............................................................................................................. 60
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) ................. 81
BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC
PHẢN BIỆN.


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ĐZ

Đường dây

MBA

Máy biến áp

MF

Máy phát điện

PW

Powerworld Simulator

TBA

Trạm biến áp

TC

Thanh cái

LF

Load flow (phân bố công suất)

FDLF
ACLF

Fast decoupled load flow (tính phân bố công
suất bằng phương pháp tách cặp nhanh)
AC load flow (Tính phân bố công suất đầy đủ)

N-1

Sự cố một phần tử

N-2

Sự cố đồng thời 2 phần tử


DANH MỤC CÁC BẢNG

Số

Tên bảng

hiệu
1.1.

Thông số các đường dây 500 kv và 220 kv do công ty truyền
tải điện 3 quản lý

Trang

61

Các máy biến áp, kháng điện bù ngang và tụ bù dọc lắp đặt
1.2. trên lưới 500 KV và 220 KV do công ty truyền tải điện 3 quản

63

lý
1.3.

2.1.

2.2.
2.3
2.4

2.5
2.6
2.7

2.8

2.9

Các nhà máy điện đấu nối vào lưới điện công ty truyền tải điện
3 quản lý
Số liệu phụ tải truyền tải về khu vực phía nam qua lưới điện
công ty truyền tải điện 3
Số liệu phụ tải truyền tải về khu vực phía nam qua lưới điện
công ty truyền tải điện 3
Kết quả phân tích khi cắt một MBA chế độ tải cao - mùa khô
Kết quả phân tích khi cắt một đz và một MBA chế độ tải cao mùa khô
Kết quả phân tích khi cắt một đz và một MF chế độ tải cao mùa khô
Kết quả phân tích khi cắt một MBA chế độ tải thấp - mùa mưa
Kết quả phân tích khi cắt hai đường dây chế độ tải thấp - mùa
mưa
Kết quả phân tích khi cắt một đz và một MBA chế độ tải thấp mùa mưa
Kết quả phân tích khi cắt một ĐZ và một MF chế độ tải thấp mùa mưa

2.10 Tổng hợp kết quả phân tích các tình huống nguy hiểm

65

66

67
68
69

70

74
75

76

78
37


DANH MỤC CÁC HÌNH

Số
hiệu
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.

Tên hình

Các chức năng chính của phân tích an toàn
Qui trình phân tích an toàn trong thời gian thực
Lưu đồ thuật toán phương pháp 1P-1Q
Lưu đồ thuật toán hệ số chuyển tải khi cắt một đường dây
Lưu đồ thuật toán hệ số chuyển lượng công suất phát
Sơ đồ lưới điện công ty Truyền tải điện 3- chế độ tải cao, mùa
2.1.
khô
2.2. Cắt 01 MBA 250 MVA trạm 220 kV Krông Búk

2.3. Cắt 01 MBA 450 MVA trạm 500 kV Đắk Nông
Cắt MBA 450 MVA trạm 500 kV Di Linh và ĐZ 220 KV Di
2.4.
Linh – Bảo Lộc
2.5. Cắt MF Vĩnh Tân 4 và ĐZ 220 kV Di Linh – Bảo Lộc
Sơ đồ lưới điện công ty Truyền tải điện 3- chế độ tải thấp, mùa
2.6.
mưa
2.7. Cắt MBA 500kV AT2 Di Linh
Cắt 02 ĐZ 220 kV Tháp Chàm – Nha Trang và Phan Thiết 2.8.
Hàm Tân
Cắt ĐZ 220 kV Đa Nhim - Tháp Chàm và MBA AT2 trạm 500
2.9.
kV Di Linh
2.10. Cắt MF Vĩnh Tân 4 và ĐZ 220 kV Đa Nhim – Tháp Chàm
Tăng công suất phát MF Vĩnh Tân 2 khi cắt MF Vĩnh Tân 4
3.1.
đồng thời ĐZ 220kV Di Linh – Bảo Lộc
Tăng công suất phát MF Vĩnh Tân 4 khi cắt MF Vĩnh Tân2
3.2.
đồng thời ĐZ 220kV Di Linh – Bảo Lộc
Tăng công suất phát MF Vĩnh Tân 2 khi cắt MF Vĩnh Tân 4
3.3.
đồng thời ĐZ 220kV Đa Nhim – Tháp Chàm
Tăng công suất phát MF Vĩnh Tân 4 khi cắt MF Vĩnh Tân 2
3.4. đồng thời ĐZ 220kV Di Linh – Bảo Lộc

Trang
5
7

11
13
14
22
25
25
27
29
30
31
33
34
35
42
44
44

45


Số
hiệu

Tên hình

Cắt 01 MBA sau khi thay MBA 125 MVA hiện hữu bằng MBA
250 MVA- TBA 220 kV Krông Búk
Cắt 01 MBA sau khi thay hai MBA 450 MVA hiện hữu bằng
3.6.
hai MBA 600 MVA- TBA 500 kV Đắk Nông

Cắt đồng thời MBA AT2 TBA 500 kV Di Linh và ĐZ 220kV
3.7.
Đa Nhim – Tháp Chàm sau khi cải tạo các ĐZ
Cắt đồng thời ĐZ 220kV Qui Nhơn – Tuy Hòa và MF Sông Ba
3.8.
Hạ sau khi lắp đặt mạch 2 ĐZ An Khê – Qui Nhơn
Cắt đồng thời ĐZ 220kV Tháp Chàm – Nha Trang và Phan
3.9. Thiết – Hàm Tân sau khi lắp đặt thêm MBA thứ hai tại TBA Di
Linh.
Sơ đồ lưới điện công ty Truyền tải điện 3 sau cải tạo và đầu tư
3.10.
xây dựng
Sơ đồ lưới điện 500 kV Công ty Truyền tải điện 3 và Công ty
3.11.
Truyền tải điện 4.
3.5.

Trang
48
49
50
52

53

56
80


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong những năm gần đây, hệ thống điện Việt nam đã có những bước
phát triển mạnh mẽ nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội của đất
nước. Hàng loạt các công trình điện ở các cấp điện áp 500kV, 220 kV,…
được xây dựng và đưa vào vận hành. Hệ thống điện ngày càng mở rộng cả về
qui mô và tính phức tạp.
Công ty Truyền tải điện 3 là đơn vị quản lý vận hành lưới điện truyền
tải từ cấp điện áp 220kV đến cấp điện áp 500kV thuộc 09 tỉnh khu vực miền
Trung là Gia Lai, Đắk Lắk, Đắk Nông, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Lâm
Đồng, Ninh Thuận và Bình Thuận. Cùng với sự phát triển của hệ thống điện
Việt nam, lưới điện do Công ty quản lý không ngừng được mở rộng, nâng
cấp. Đến tháng 8/2017, Công ty đang quản lý vận hành 1619.77 km đường
dây 500 kV, 2993.08 km đường dây 220 kV, 05 trạm biến áp 500 kV và 09
trạm biến áp 220 kV.
Do đặc điểm của phụ tải điện thường xuyên có biến động, đối với
người vận hành hệ thống điện, việc dự báo và đánh giá được các tình huống
biến động hoặc sự cố để chuẩn bị sẵn các giải pháp xử lý tối ưu nhằm đảm
bảo vận hành an toàn hệ thống điện luôn là một yêu cầu quan trọng. Tuy
nhiên, đối với lưới điện càng phức tạp, bài toán này càng khó thực hiện vì yêu
cầu khối lượng tính toán và thời gian tính toán rất lớn, trong lúc người vận
hành phải xử lý tình huống trong thời gian ngắn nhất.
Để đảm bảo vận hành an toàn cho hệ thống điện, cần phân tích đánh giá
tổng thể và đưa ra các tình huống vận hành nguy hiểm nhằm có phương pháp
giải quyết thích hợp kịp thời. Vì vậy, tác giả chọn đề tài “Phân tích an toàn
vận hành lưới điện công ty Truyền tải điện 3 quản lý” làm đề tài luận văn
tốt nghiệp.

2

2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu và phân tích an toàn vận hành lưới điện do công ty Truyền
tải điện 3 quản lý, xác định các tình huống nguy hiểm, từ đó đề xuất các giải
pháp thích hợp nhằm nâng cao an toàn vận hành lưới điện.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là lưới điện 220 kV và 500 kV do
công ty Truyền tải điện 3 quản lý, tính đến hiện trạng tháng 8 năm 2017.
Phạm vi nghiên cứu là vận hành an toàn lưới điện, bao gồm tính toán
kiểm tra trào lưu công suất trên các đường dây, máy biến áp và giá trị điện áp
tại các nút trong tình huống vận hành bình thường và khi sự cố một phần tử
(N-1), hai phần tử (N-2). Từ đó đề xuất các giải pháp thích hợp nhằm nâng
cao an toàn vận hành lưới điện.
4. Phương pháp nghiên cứu
+ Thu thập các số liệu về thông số kỹ thuật lưới điện do công ty Truyền
tải điện 3 quản lý và một số các nhà máy điện có liên quan trong khu vực.
+ Thu thập số liệu về tình hình phụ tải.
+ Thiết lập sơ đồ lưới điện bằng phần mềm Powerworld Simulator (PW)
+ Sử dụng phần mềm PW để phân tích an toàn lưới điện.
+ Trên cơ sở kết quả tính toán của phần mềm, phân tích và đưa ra các giải
pháp giải quyết các tình huống nguy hiểm.
5. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
Đề tài dựa trên các số liệu thực tế, tính toán và phân tích các chế độ vận
hành của lưới điện, từ đó đề xuất các giải pháp giải quyết các tình huống nguy
hiểm, nhằm nâng cao an toàn vận hành của lưới điện Công ty Truyền tải điện


3

3 quản lý, góp phần đảm bảo cung cấp điện an toàn, liên tục và ổn định, đáp
ứng cho nhu cầu phát triển của đất nước.
6. Bố cục đề tài
Với mục tiêu đề tài như trên, bố cục luận văn gồm các phần sau:
Phần mở đầu
Chương 1- Cơ sở lý thuyết về phân tích an toàn.
Chương 2- Phân tích an toàn vận hành lưới điện do công ty Truyền tải điện 3
quản lý.
Chương 3- Đề xuất các giải pháp nâng cao an toàn vận hành lưới điện công
ty Truyền tải điện 3.
Kết luận và kiến nghị.
Tài liệu tham khảo.
Phụ lục.


4

CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHÂN TÍCH AN TOÀN
1.1 Ngữ cảnh về yêu cầu phân tích an toàn hệ thống
1.1.1 Yêu cầu về vận hành an toàn hệ thống
Hệ thống điện là một tổng thể bao gồm các khâu sản xuất (các nhà máy
phát điện), truyền dẫn (các đường dây và trạm biến áp) và tiêu thụ (phụ tải
điện). Đặc điểm riêng của hệ thống điện là quá trình sản xuất diễn ra đồng
thời với quá trình tiêu thụ. Trong vận hành bình thường, sự cân bằng giữa
công suất phát và công suất tiêu thụ trên toàn hệ thống luôn phải đảm bảo. Bất
kỳ một sự biến động nào làm mất cân bằng công suất trên lưới đều dẫn đến
nguy cơ mất ổn định lưới nếu không có những biện pháp điều chỉnh kịp thời.
Trong vận hành, hệ thống điện thường xuyên có biến động, đặc biệt là
khi có thao tác đóng- cắt hoặc sự cố phải cô lập bất kỳ một phần tử nào trong

hệ thống cũng đều dẫn tới thay đổi trào lưu công suất. Đối với các phần tử
đóng vai trò quan trọng trong hệ thống như máy phát công suất lớn, các
đường dây truyền tải chính,…khi đột ngột bị tách khỏi vận hành sẽ gây ra
thay đổi lớn về trào lưu công suất. Sự thay đổi này có thể dẫn đến quá tải các
phần tử khác hoặc gây ra hiện tượng điện áp thấp hoặc cao quá qui định tại
một số nút, đòi hỏi phải có biện pháp giải quyết phù hợp trong thời gian ngắn
nhất để đảm bảo vận hành an toàn cho hệ thống.
Để có các giải pháp giải quyết phù hợp trong thời gian ngắn nhất, đòi hỏi
người vận hành cần có các biện pháp phòng ngừa bằng cách tiến hành phân
tích các tình huống (contingency analysis), đánh giá các tình huống nào có thể
gây nguy hiểm đến vận hành an toàn hệ thống và chuẩn bị sẵn các phương án
giải quyết thích hợp nhất.


5

1.1.2 Chức năng của phân tích an toàn hệ thống điện
Phân tích an toàn hệ thống điện bao gồm ba chức năng chính [1], [3]:
+ Chức năng kiểm soát hệ thống.
+ Chức năng phân tích sự cố.
+ Chức năng hoạt động hiệu chỉnh.
Kiểm soát hệ thống
Chức năng :
- Thông tin cập nhật hệ thống.
- Thông tin báo quá tải, lệch áp.
Phương pháp:
- Xử lý, so sánh.

Phân tích sự cố
Chức năng :

- Thông báo những sự cố nguy
hiểm.
Phương pháp:
- Tuyến tính DC.
- AC

Hoạt động điều độ
Chức năng :
- Chống quá tải, lệch áp.
- Tái điều độ.
Phương pháp:
- Phương pháp nhạy.
- Qui hoạch tuyến tính.
Hình 1.1. Các chức năng chính của phân tích an toàn


6

- Chức năng kiểm soát hệ thống: Đây là chức năng quan trọng nhất,
chức năng này thu thập các thông tin của hệ thống, xử lý, so sánh và đưa ra
các thông báo về quá tải, kém áp, …
- Chức năng phân tích sự cố ngẫu nhiên: Chức năng này dựa trên các
thông số hệ thống, phân tích ngẫu nhiên các sự cố, đánh giá và dự báo các sự
cố có thể dẫn đến nguy hiểm cho vận hành hệ thống (quá tải hoặc lệch áp
ngoài phạm vi cho phép) nhằm có thể chuẩn bị các giải pháp xử lý khi tình
huống xảy ra hoặc thiết lập trước các trạng thái vận hành có tính ngăn ngừa.
- Chức năng phân tích hoạt động hiệu chỉnh: Chức năng này phân tích
các tác động hiệu chỉnh của người vận hành, nó cho phép người vận hành
thay đổi chế độ vận hành của hệ thống điện khi có sự cố quá tải hoặc khi
chương trình phân tích sự cố ngẫu nhiên thông báo trước về một sự cố nghiêm

trọng sắp xảy ra, nhằm kịp thời giải quyết tình huống nguy hiểm.
1.1.3 Ngữ cảnh về phân tích an toàn hệ thống:
Như đã đề cập đến ở phần trên, việc dự báo tình trạng hoạt động của hệ
thống sau khi cắt một phần tử hoặc sau khi xảy ra sự thay đổi trạng thái làm
việc của hệ thống là một yêu cầu rất quan trọng và cần được đánh giá ở thời
gian thực. Trình tự thực hiện là sẽ phải tính toán mô phỏng tất cả các sự cố,
tính toán phân bố công suất và giá trị điện áp tại các nút đối với từng sự cố và
đưa ra giải pháp giải quyết. Về mặt vận hành, việc tiến hành tính toán phân
tích theo trình tự trên ứng với thời gian thực là rất khó khăn, đặc biệt đối với
các hệ thống lớn, do sẽ phải tiến hành tính toán với khối lượng rất lớn và tốn
nhiều thời gian. Vấn đề đặt ra ở đây là phải tính toán trong thời gian bé nhất
nhưng vẫn phải đảm bảo tính chính xác của kết quả tính toán trong một phạm
vi cho phép chấp nhận được.


7

Dựa trên kinh nghiệm, người ta nhận thấy phần lớn các sự cố không gây
hậu quả nghiêm trọng về an toàn. Vì vậy, nhiều phương pháp nghiên cứu đã
được sử dụng dựa trên đặc điểm này. Qui trình thực hiện thể hiện như sau
(xem Hình 1.2):

Dữ liệu trong
thời gian thực

Thuật toán
phân tích sự cố

Phân tích đầy
đủ sự cố

Danh sách sự
cố có thể nguy
hiểm

Xuất ra những sự cố
nào gây mất an toàn hệ
thống

Hình 1.2. Qui trình phân tích an toàn trong thời gian thực
Người ta phân biệt hai nhóm phương pháp chính trong phân tích an toàn:
- Phương pháp “Sắp xếp”: Đánh giá mức độ trầm trọng của một sự cố
bởi một hàm toán học mô tả trạng thái hệ thống khi xảy ra một sự cố trong hệ
thống. Hàm này được gọi là chỉ số nghiêm trọng (Performance Index-PI). Đối
với phương pháp này kết quả có nhiều sai sót nên không đáng tin cậy lắm và
không có khả năng đánh giá những tác dụng của việc thay đổi cấu trúc phức
tạp nên phương pháp này ít được chấp nhận.
- Phương pháp “Đánh giá trạng thái”: Mục đích của phương pháp này là
đánh giá trạng thái (lọc nhanh) các sự cố để chọn ra các sự cố cần tính toán
phân bố công suất đầy đủ. Ưu điểm của phương pháp này là có tốc độ tính
toán nhanh do tiết kiệm thời gian tính toán thông qua việc lọc nhanh các sự cố
không nguy hiểm và việc sử dụng những lời giải gần đúng mà không cần đến
sự sắp xếp riêng. Các phương pháp đánh giá trạng thái có thể kể đến như


8

phương pháp tính toán phân bố công suất một phần 1P-1Q, phương pháp hệ
số chuyển tải, phương pháp mở rộng vùng, phương pháp định vùng…
1.2 Một số phương pháp phân tích an toàn

Nội dung mục này trình bày hai phương pháp thông dụng trong nhóm
phương pháp “Đánh giá trạng thái” là phương pháp Tính toán phân bố công
suất một phần 1P-1Q và phương pháp Hệ số chuyển tải [1].
1.2.1 Phương pháp tính toán phân bố công suất một phần (1P-1Q)
Việc đánh giá các biến trạng thái (góc pha, điện áp) đạt được bằng việc
thực hiện một phép lặp công suất tác dụng và một phép lặp công suất phản
kháng của bài toán tính phân bố công suất bằng phương pháp tách cặp nhanh
(Fast Decoupled Power Flow - FDLF) [2], [5], [6].
Đối với những sự cố gây vượt giới hạn truyền tải sẽ được lập danh sách
riêng và tính toán chi tiết hơn thông qua việc phân tích đầy đủ ACLF.
Mô hình sử dụng trong trường hợp công suất tác dụng là mô hình số gia
của việc tính toán phân bố công suất tuyến tính hóa (hoặc “DC”), ví dụ như :
[B’] [Δθ] = [ΔP]
Với

(1.1)

[ΔP] : Vectơ số gia của công suất tác dụng.
[Δθ] : Vectơ số gia của góc pha điện áp.
[B’] : Ma trận (n x n) là ma trận Jacobian của hệ thống [4]

Mô hình này càng chính xác khi tỉ số X/R càng lớn.
Ảnh hưởng của mỗi sự cố về truyền dẫn công suất tác dụng có thể đánh
giá bằng việc giải Δθ từ (1.1) và bằng việc tính toán thay đổi công suất tác
dụng trên các nhánh ΔPkm từ (1.2):


9

ΔPkm = (Δθk – Δθm)/Xkm

Với Xkm

(1.2)

: điện kháng của nhánh km.

Δθk – Δθm

: Số gia thay đổi góc pha trên nhánh km.

Phương pháp này đơn giản, tiết kiệm thời gian, tuy nhiên có nhược
điểm là có những sai sót do đã tính toán phân bố công suất tuyến tính hóa và
phép tính gần đúng khi sử dụng phương pháp FDLF.
* Các bước của phương pháp tính toán phân bố công suất một phần
(1P-1Q):
- Bước 1: Thu thập số liệu hệ thống.
- Bước 2: Giả định tình huống sự cố phần tử thứ 1, đánh giá các biến
trạng thái thông qua thực hiện một phép lặp công suất tác dụng và một phép
lặp công suất phản kháng của bài toán tính phân bố công suất bằng phương
pháp tách cặp nhanh (FDLF).
- Bước 3 : Tính lượng công suất thay đổi trên các đường dây.

∆𝑃𝑙 =

∆𝜃𝑙1 − ∆𝜃𝑙2
𝑥𝑙

(1.3)

Với Xl : điện kháng của nhánh l.

∆𝜃𝑙1 − ∆𝜃𝑙2 : Số gia của sự thay đổi góc trên nhánh l.
Xác định công suất trên các đường dây khi sự cố N-1 theo (1.4):
Pl = P0l + ∆Pl

(1.4)

Kiểm tra giới hạn truyền tải của phần tử trên lưới theo điều kiện:
Pl > Pmaxl

(1.5)

Nếu điều kiện (1.5) thỏa nghĩa là vượt giới hạn truyền tải của phần tử l,
tình huống sự cố này sẽ được ghi vào danh sách sự cố nguy hiểm và sẽ được
nghiên cứu tính toán chi tiết hơn bằng cách phân tích đầy đủ (ACLF). Tiếp


10

tục quay lại bước 2 với tình huống sự cố là của phần tử tiếp theo cho đến hết
tất cả các tình huống.
- Bước 4: Khi đã đánh giá toàn bộ các tình huống sự cố, tất cả các tình
huống sự cố gây vượt giới hạn truyền tải sẽ được xuất ra để từ đó ta phân tích
chi tiết và xây dựng các giải pháp hiệu chỉnh nhằm tái lập tình trạng an toàn.
Lưu đồ thuật toán phương pháp 1P-1Q như Hình 1.3.
1.2.2 Phương pháp hệ số chuyển tải
Phương pháp này sẽ đưa ra hệ số phản ánh sự thay đổi gần đúng của
dòng công suất trên đường dây khi thay đổi cấu trúc, công suất phát trong hệ
thống. Có hai loại hệ số:
a- Hệ số chuyển tải khi cắt một đường dây:
Hệ số chuyển tải công suất cho đường dây l khi cắt đường dây k được

xác định theo (1.6):

α𝑙/𝑘 =

∆𝑃𝑙
𝑃𝑘0

(1.6)

Với 𝑃𝑘0 là công suất trên đường dây k trước khi cắt đường dây k.
∆𝑃𝑙/𝑘 là lượng thay đổi công suất trên đường dây l khi cắt đường
dây k.
Nếu biết dòng chảy công suất của đường dây l và đường dây k trước
khi thay đổi cấu trúc thì dòng chảy công suất trên đường dây l khi đường dây
k bị cắt có thể tính được dễ dàng thông qua hệ số αl/k:
𝑃𝑙 = 𝑃𝑙0 + 𝑎𝑙/𝑘 ∗ 𝑃𝑘0

(1.7)

Vậy nếu tính trước các hệ số chuyển tải 𝑎𝑙/𝑘 [1], ta có thể xác định rất
nhanh các đường dây nào quá tải khi cắt một đường dây cụ thể nào đó. Việc
tính toán này có thể tiến hành lặp lại khi cắt lần lượt các đường dây và đưa ra
các thông tin cảnh báo cho người vận hành.


11

Hình 1.3. Lưu đồ thuật toán phương pháp 1P-1Q

12

Các bước tiến hành:
- Bước 1:
+ Thu thập số liệu hệ thống.
+ Tính các giá trị hệ số chuyển tải.
- Bước 2:
+ Đặt tình huống sự cố đường dây k. Tính công suất trên các đường
dây còn lại bằng công thức (1.7).
+ Kiểm tra giới hạn truyền tải của tất cả các đường dây còn lại, nếu
vượt giới hạn truyền tải, sẽ ghi vào danh sách nguy hiểm.
-

Bước 3: Lặp lại bước 2 với tình huống sự cố đường dây khác cho

đến hết tất cả các đường dây.
-

Bước 4: Xuất ra các tình huống có khả năng nguy hiểm để phân tích

chi tiết.
Lưu đồ thuật toán hệ số chuyển tải khi cắt một đường dây thể hiện như
Hình 1.4.
b- Hệ số chuyển lượng công suất phát:
Hệ số này ký hiệu là ali và được định nghĩa:

a𝑙𝑖 =

∆𝑃𝑙
∆𝑃𝑖

(1.8)

Với ∆𝑃𝑖 = − 𝑃𝑖 là lượng công suất cần bù tại nút hệ thống khi máy
phát thứ i bị hỏng, bằng công suất phát của máy phát thứ i trước khi sự cố.
∆𝑃𝑙 là sự thay đổi dòng chảy công suất trên đường dây l sau khi máy
phát thứ i bị hỏng.
Giả thiết rằng lượng công suất thiếu hụt do ngưng máy phát i sẽ được
phát bù ở nút hệ thống, còn các máy phát khác không thay đổi. Hệ số ali đặc
trưng cho tính nhạy của dòng chảy công suất trên đường dây l khi thay đổi
công suất phát ở nút i.


13

Hình 1.4. Lưu đồ thuật toán hệ số chuyển tải khi cắt một đường dây


14

Hình 1.5. Lưu đồ thuật toán hệ số chuyển lượng công suất phát


15

Dòng chảy công suất trên đường dây l sau khi máy phát nút i bị hỏng
được tính toán bằng các hệ số “ali” tính trước:
𝑃𝑙 = 𝑃𝑙0 + 𝑎𝑙𝑖 ∗ ∆𝑃𝑖

với l = 1,…L

(1.9)

Căn cứ trên số liệu thu được về dòng chảy công suất trên các đường
dây khi máy phát thứ i bị hỏng và giới hạn truyền tải của các đường dây, có
thể biết được các đường dây nào sẽ bị quá tải khi máy phát thứ i bị hỏng.
Trong trường hợp có một máy phát lớn ngừng vận hành với giả thiết
lượng công suất thiếu hụt này sẽ được bù ở nhiều máy phát nhỏ, để đơn giản
ta xem như mỗi máy phát sẽ bù một lượng tỷ lệ với công suất định mức của
chúng. Khi đó, tỉ lệ công suất phát bù ở mỗi máy thứ j là

𝛾𝑖𝑗 =

𝑃𝑖𝑚𝑎𝑥

∑𝑘,𝑗≠𝑖 𝑃𝑘𝑚𝑎𝑥

(1.10)

Với: Pkmax là công suất phát cực đại của máy phát k.

γij là hệ số nâng công suất của máy phát thứ j khi máy phát thứ i
ngừng vận hành.
Khi đó:
𝑃𝑙 = 𝑃𝑙0 + ∑ 𝑎𝑙𝑖 . 𝛾𝑖𝑗 . ∆𝑃𝑖

(1.11)

Lưu đồ thuật toán hệ số chuyển lượng công suất phát như Hình 1.5.
1.3 Kết luận Chương 1

Dựa trên các phương pháp phân tích hiện nay, một số phần mềm ứng
dụng cũng đã ra đời, hỗ trợ rất nhiều cho người vận hành đáp ứng mục tiêu
vận hành an toàn hệ thống (VD: Powerworld Simulator, CONUS, PSS/E,
PSS/ADEPT…). Tuy nhiên hệ thống điện đang ngày càng phát triển không
chỉ về qui mô mà còn cả về mức độ phức tạp, đòi hỏi thuật toán phân tích an
toàn càng phải được hoàn thiện và phát triển sâu hơn. Cùng với sự phát triển
mạnh mẽ của máy tính với tốc độ xử lý ngày càng cao và khả năng lưu trữ dữ


16

liệu ngày càng lớn, các phương pháp phân tích an toàn hệ thống hiện nay vẫn
đang được tiếp tục nghiên cứu phát triển để nâng cao độ tin cậy về kết quả
phân tích và rút ngắn thời gian tính toán nhằm áp dụng tốt hơn trong thời gian
thực.
Trong các chương tiếp theo, tác giả sẽ thực hiện phân tích an toàn vận
hành lưới điện công ty Truyền tải điện 3 quản lý bằng phần mềm Powerworld
Simulator.